功率电感的电气特性容易受到开关频率、工作电流、温度等外部因素的影响。例如,在高频高温环境下,普通功率电感损耗增加会导致电源转换效率下降;当承载电流过大时电感器会发生磁饱和,导致电感值衰减,电感表面温升明显等问题发生,进而影响电路的稳定性。通过选择适合高频宽温环境的磁芯材料,优化设计结构,改善制造工艺,可有效提升功率电感的电气性能,确保电路运行的稳定性。
01 产品概述
为解决大功率DC-DC转换器在高频高温环境下电感损耗大、温升高等问题,科达嘉自主研发推出了超级大电流电感CPEA系列。CPEA系列采用低损耗磁粉芯材料,扁平线绕组设计,具有优异的软饱和特性。同时,在相同封装尺寸下比较,CPEA系列在高频低损耗特性上表现尤为突出,工作频率500kHz时仍保持极低的磁芯损耗,能长期在高频高温环境下保持稳定的电气性能。
CPEA系列电感值范围 2.20~100.0μH,DCR 0.30~6.96 mΩ,饱和电流13.0~73.0 A,温升电流 20.50~120.0 A。目前开发了2017、2022、2622、2626、3222、3231、3635、4041、5051 9个尺寸,可满足客户不同场景下的应用需求。CPEA系列电气特性及产品尺寸详见表一。
表一:CPEA系列电气特性及产品尺寸
【申请样品】
02 产品特点
1、高频宽温磁芯材料,低损耗,高效率
超级大电流电感CPEA系列采用科达嘉自主研发的低损耗合金粉磁芯材料,在高频和高温环境下保持稳定的电气性能,磁芯损耗低。工作温度:-55℃~+150℃或+155℃。
图1是科达嘉超级大电流电感CPEA2626L和行业相同封装尺寸电感器在感量为10μH条件下的损耗实测数据曲线图。数据显示,CPEA2626L在工作温度为25 ℃ ~ 120℃条件下,始终保持着较低的磁芯损耗,损耗曲线没有明显变化。CPEA系列由于采用了高频特性更好的磁粉芯材料,在500kHz频率下的损耗相对更低。
图1 CPEA系列与相同封装尺寸电感在500kHz频率下的损耗对比
2、优异的软饱和特性,应对瞬态峰值电流不饱和
CPEA系列电感具有优异的软饱和特征,直流偏置特性(饱和电流)受温度影响小,能够有效抑制瞬间高尖峰电流而不饱和。其中,CPEA2622L的饱和电流最高可达73A,适合储能等各种大功率应用方案。
图2-1 CPEA2626L 饱和电流曲线
图2-2 CPEA2622L 饱和电流曲线
3、低直流电阻,能长期稳定工作于大电流场合
CPEA系列超级大电流电感采用扁平线圈作为绕组,磁芯绕线窗口超过90%,产品具有低直流电阻、低温升特征,能够长期稳定工作于大电流场合。其中,CPEA3635L的DCR最低为0.30mΩ,温升电流可高达120A。
图3-1 CPEA2626L温升电流曲线
图3-2 CPEA3635L温升电流曲线
4、高Q值,低损耗,助力提升DC-DC转换器效率
CPEA系列超级大电流电感具有高Q值、低损耗特性。图4为CPEA2626L-100M与行业相同封装尺寸的大电流电感在不同频率条件下的Q值实测数据。
图4 CPEA系列与行业同封装尺寸电感在不同频率下的Q值对比
数据显示,CPEA系列的Q值整体显示出非常大的优势,低损耗特性明显。Q值随着开关频率的升高而逐渐增加,当应用频率上升至200kHz左右时,CPEA的Q值达到最高110。在2MHz时,Q值仍高达40。
高Q值意味着CPEA系列电感在交流状态下电感器损耗较小,有助于提高DC-DC转换器在高频应用条件下的整体效率,提高能源利用率和减少热量产生,并确保转换器稳定的电流和电压输出。
03 产品应用
由于具有突出的高频低损耗、软饱和电流、高Q值等电气特性,CPEA系列大电流电感适用于需持续大电流输出、高瞬态尖峰电流抑制、高频纹波电流抑制等应用场景,能够降低电感器损耗,大幅提升电源系统的转换效率。
主要应用场景包括:新能源储能、服务器电源、工业电源、大功率DC-DC转换器以及各种PFC电路拓扑等大功率设计方案,以提升整机输出效率。
04 生产情况
产品已批量生产,生产周期4-6周。