用于ADAS和AD系統(tǒng)中電源管理的創(chuàng)新型功率電感器

ADAS¹和AD²系統(tǒng)所用元件需具備超高的可靠性。鑒于此，TDK開(kāi)發(fā)了用于電源管理單元的CLT32系列電感器并在可靠性、小型化和電氣參數(shù)等方面樹(shù)立了新的標(biāo)桿。

在ADAS和AD系統(tǒng)中，高性能處理器需具備超高處理速度和處理能力，以便評(píng)估來(lái)自不同傳感器的數(shù)據(jù)，控制執(zhí)行器以及在顯示器上顯示信息。這些處理器的供電電壓不超過(guò)1 V，但要求電流達(dá)到兩位數(shù)大小。PMIC（電源管理IC）被用作電源，通過(guò)與多相輸出結(jié)合使用來(lái)提供所需的大電流。穩(wěn)定這些電流的關(guān)鍵元件是輸出端的功率電感器。圖1顯示了用于向處理器供電的8相PMIC單元的典型拓?fù)洹?/p>

圖1 用于向處理器供電的配備8個(gè)CLT32功率電感器的8相PMIC單元的工作原理

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¹   先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)

²   自動(dòng)駕駛

新的TDK電感器可滿足最嚴(yán)苛的要求

用于汽車行業(yè)中PMIC的電感器必須滿足非常高的電氣和機(jī)械要求，包括：

●   緊湊的外形尺寸

●   高可靠性

●   大飽和電流

●   超低的RDC

●   低功耗

●   適用于高頻率

●   可在高環(huán)境溫度下使用

為滿足上述所有要求，TDK的CLT32系列新型功率電感器使用了創(chuàng)新設(shè)計(jì)原理。這涉及到通過(guò)特殊的鐵磁性塑料復(fù)合材料模壓成型的實(shí)心銅線圈。由于線圈磁芯和外殼是同時(shí)成型的，可帶來(lái)巨大優(yōu)勢(shì)。

圖2 新設(shè)計(jì)的剖面圖：鐵磁性塑料復(fù)合材料同時(shí)形成線圈磁芯和外殼

這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是無(wú)內(nèi)部接線，因?yàn)榫€圈的末端已經(jīng)被設(shè)計(jì)為接線端子，如圖2所示。這種設(shè)計(jì)原理為汽車應(yīng)用帶來(lái)兩個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)：大大提高了可靠性，可實(shí)現(xiàn)超低的RDC值。

小型化和高電氣性能的先驅(qū)產(chǎn)品

通過(guò)創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念，CLT32系列電感器的尺寸僅為3.2 x 2.5 mm2，高度僅為2.5 mm，所需安裝空間還不到同類競(jìng)品的四分之一。其中關(guān)鍵因素是在PMIC拓?fù)渲锌赏瑫r(shí)使用多個(gè)該系列的功率電感器，從而顯著縮減PCB電路板尺寸。

除了尺寸，新系列還具有比競(jìng)品明顯更好的電氣性能。例如，相比于薄膜或金屬?gòu)?fù)合技術(shù)，CLT32系列的高頻交流電流損失明顯要低得多，如圖3所示。

圖3 金屬?gòu)?fù)合電感器在2 A紋波電流下的功率損耗為0.28 W，而新型TDK電感器的值僅為0.18 W

CLT32系列電感器在不同溫度下的效率和飽和電流漂移方面也優(yōu)于其他技術(shù)，電感值范圍為17 nH至440 nH，額定工作電流為10 A至45 A，飽和電流高達(dá)60 A，工作溫度可達(dá)165°C，其非常適合汽車應(yīng)用。此外，憑借高達(dá)10 MHz的寬頻率范圍，這種堅(jiān)固耐用的電感器還非常適合GaN半導(dǎo)體應(yīng)用。

圖4 CLT32系列功率電感器的尺寸僅為3.2 x 2.5 mm²，高度僅為2.5 mm，兼具優(yōu)異的電氣特性，堪稱小型化領(lǐng)域的新標(biāo)桿