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车载信息设备用功率电感器

前言

近年,随着汽车电子化进程的不断推进,以音频和导航系统为首的车载用各种数码设备不断增加。此外,各国规定了汽车后视摄像头、车道偏离警告系统、自动紧急制动系统的义务搭载,使这些数码设备中用来转换电源电压的电路里面所使用的功率电感的需求明显增加。

功率电感的种类很多。最具代表性的一种型号是在鼓芯外面包裹绝缘涂层的铜线,在周围加一个套筒核心,而涂层是一种混合性磁性材料制成的树脂。另一种是空芯线圈和金属粉末材料一体成型的金属复合型型号。端子电极的话也分为金属框架端子、焊锡电极、导电粘合剂等多个种类。

另一方面,车载用数码设备的电子元器件追求的是小型化、耐高温、高可靠性的要求。我们将在这里介绍一种最高可在105 的高温环境下作业的绕线型电感器(图1的LQH**PB系列)。

车载信息设备用功率电感器

图1:汽车信息设备用功率电感LQH**PB系列(由左向右依次:32PB,43PB,5BPB)

上述LQH系列在鼓芯外面缠绕的绝缘涂层铜线的周围,应用的磁性树脂起到了减少漏磁通、保护绝缘涂层铜线,提高产品强度的作用。构造概论如图2所示。

车载信息设备用功率电感器

图2:LQH系列的构造概论

商品特征

耐热冲击特性提高(磁性树脂材料的改良)

车载用的电子元器件都要求进行最低使用温度⇔最高使用温度1000轮的热冲击试验。在这当中,车载信息设备用更是规定在-40 ⇔+105 的温度条件下进行1000轮的热冲击试验。

绕线型电感器的涂层材料“磁性树脂”中含有环氧树脂,它将玻璃化转变点作为界限实现很大的膨胀跟收缩,在-40 ⇔+105 /1000轮的热冲击试验中,磁性树脂也会发生裂缝。此外,电感器的鼓芯部分使用的是铁氧体材料,这种铁氧体材料和磁性树脂存在热膨胀系数差。如果这种热膨胀系数差很大的话,磁性树脂的膨胀和收缩会导致应力传递到鼓芯,使鼓芯发生裂缝。

此次,由于我们添加了提高硬化涂膜强度的材料,从而开发出了车载信息设备用的树脂,这种树脂在抑制磁性树脂发生裂纹的同时,鼓芯跟磁性树脂的热膨胀系数差接近时减小鼓芯应力,也能抑制鼓芯的裂纹。通过这些提高耐热冲击,我们开发出了新产品,即使是针对车载信息设备所要求的-40 ⇔+105 /1000轮的热冲击试验中也不会发生磁性树脂、鼓芯裂纹的现象。

热冲击投入周期数和裂纹发生率的关系如图3所示。一般民用市场的磁性树脂在1000轮以下就会产生裂纹,而我们开发的车载信息设备用磁性树脂在2000轮之后仍然没有产生裂纹。并且确保即使在更严厉的-40 ⇔+125 环境下的热冲击试验中也不会产生裂纹。

车载信息设备用功率电感器

图3:热冲击试验投入周期vs裂纹发生率

-40 ⇔+105 /2000轮热冲击试验前后的外观图片以及主要电气特征的变化如图4、5所示。

磁性树脂和鼓芯都没有看见裂纹产生。另外,电气特征的变化也控制在±1%以内。-40 ⇔+105 的环境下外观上没有任何的破坏,并且电气特征保持稳定,这使其成为了能够满足车载用电子元器件性能要求的产品。

车载信息设备用功率电感器

图4:热冲击实验前后的外观变化

车载信息设备用功率电感器

车载信息设备用功率电感器

图5:热冲击实验前后的主要电气特征的变化

产品一览

汽车信息设备用功率电感以下的4个系列已经产品化。各产品概要如表1所示。

尺寸一览,从最大3.2×2.5×1.7mm到最大5.0×5.0×2.2mm已经产品化。

车载信息设备用功率电感器

图6:代表项(1.0µH/4.7µH/22µH)的直流重叠特性

结语

我们产品化了车载信息设备用的高可靠性功率电感LQH**PB系列。由于能够提供此类产品,为汽车多功能化、提高安全性,特别是通过搭载EV/PHEV从而减轻了环境负荷为保护地球环境做出了贡献。

此外,今后还将积极地对应如今正在逐渐扩大的小型化、高温环境的需求,提高绕线型电感器的功能,为汽车市场的需求做出贡献。