Induktivitäten Welche Kniffe immer kompaktere und effizientere Leistungsdrosseln für DC/DC-Wandler ermöglichen

In Leistungsanwendungen, etwa in DC/DC-Wandlern, sind immer flachere Drosseln mit möglichst niedrigen DC-Verlusten und hohem Wirkungsgrad gefragt. Mit welchen technischen Kniffen sich all diese Forderungen unter einen Hut bringen lassen, zeigt Murata mit den Leistungsdrosseln der Reihe LQH*P.

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Die Betriebsspannungen der Leistungsschaltungen batteriebetriebener mobiler Geräte variieren immer stärker. In einem typischen Mobiltelefon etwa benötigen der LCD-Treiber, das Leistungsverstärker-Modul und die Stromversorgungs-Schaltungen für die Basisband-ICs allesamt verschiedene Spannungen. Um die Betriebsspannung des betreffenden Geräts in die unterschiedlichen Versorgungsspannungen der einzelnen Schaltungsteile umzuwandeln, sind DC/DC-Wandler erforderlich.

Ohne Leistungsdrossel geht im DC/DC-Wandler nichts

DC/DC-Wandler müssen Eigenschaften mitbringen, die die Leistungsaufnahme senken und die Akkulaufzeit entsprechend verlängern. Nicht isolierte Chopper-Schaltungen haben es aus diesem Grund zu großer Verbreitung gebracht. Ein wichtiges Bauteil einer solchen Schaltung ist die Leistungsspule, die großen Einfluss auf die Effizienz der Spannungswandlung haben kann.

DC/DC-Wandler werden immer kleiner, leichter und flacher

Der Trend zu immer schnelleren, kleineren und leichteren Anlagen und Geräten bringt es mit sich, dass auch die DC/DC-Wandler kleiner, leichter und insbesondere flacher werden müssen. Konventionelle gewickelte Spulen müssen außerdem immer höhere Schaltfrequenzen unterstützen. Als Reaktion auf diese Nachfrage des Markts wurde die Entwicklung neuer Technologien vorangetrieben, was wiederum Auswirkungen auf die verwendeten Materialien, die Konstruktion und die Herstellungsverfahren hat.

Spule mit geschlossenem magnetischem Kreis

Gewickelte Induktivitäten werden abgeschirmt, um ein Abfließen des magnetischen Flusses zu unterbinden. Die Bauelemente der LQH*P-Serie von Murata werden magnetisch geschirmt, indem die Wicklungen rundum von einem Harz umgeben werden, das mit Ferritpulver gefüllt ist (Bild 1). Damit kann das Magnetfeld nicht in andere Spulen oder Leiterbahnen induziert werden, sodass keine zusätzlichen EMV-Bauelemente benötigt werden.

Spezielle Konstruktion für maximale Platznutzung

Die LQH*P-Serie weist eine einfachere Struktur auf als bisherige Leistungsinduktivitäten. Es kann auf den äußeren Ferritmantel (Sleeve Core) verzichtet werden. Bei der LQH*P-Serie lässt sich dank der speziellen Konstruktionsweise der Platz für die Wicklung maximal ausnutzen, was kleinere Gesamtabmessungen und eine niedrigere Bauhöhe möglich macht.

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