Multilayer-Induktivitäten Perlen aus Ferrit

Bislang kamen Ferritinduktivitäten in erster Linie zum Einsatz, um hochfrequente Störungen auf Leitungen zu dämpfen. Durch fertigungstechnische Weiterentwicklung hat sich ihr Aufgabengebiet vergrößert. So lassen sich beispielsweise auch DC/DC-Wandler realisieren, wo bisher aufgrund des Platzbedarfs gewickelter Spulen noch lineare Spannungsregler genutzt wurden. Ein Überblick über die verschiedenen Ausprägungen von Induktivitäten.

Für alle gängigen Industrie-anwendungen bietet Samsung Electro-Mechanic (SEMCO) ein breites Spektrum an Multilayer-Induktivitäten und Ferritperlen an. Aufgrund der großen Erfahrung bei MLCCs (Multilayer Ceramic Capacitors) findet ein hohes Maß an Technologietransfer statt, vor allem bei Know-how zu Druckverfahren sowie den Materialeigenschaften von Ferrit-, Silber- und anderen Materialien.

Mit diesem Wissen baut Samsung sehr verlustarme Ferritperlen mit geringem Gleichstromwiderstand, HF-Induktivitäten mit hohen Güten und Leistungsinduktivitäten mit hoher Nennstrombelastbarkeit.

Ferritperlen

Die Ferritperlen der Baureihen »CIB« und »CIM« besitzen schon im unteren Frequenzbereich eine hohe Impedanz. Hierdurch sind hervorragende Dämpfungseigenschaften über einen weiten Frequenzbereich möglich. Daher eignet sich die CIM-Serie für Steuersignalleitungen, RS-232, RS-422 und DC/DC-Wandler. Besonders bei der High-Speed-Datenübertragung via USB, IEEE 1394 und LVDS sind die geringen Impedanzen der »CIM-F«-Serie im niedrigen Frequenzbereich entscheidend für gute Filtereigenschaften und schnelle Signalübertragung (Tabelle 1).

Anwendung
SEMCO-Serie
0201
0402
060308051206
allgemeine Signalleitungen
CIB**P CIM**U
80 Ω bis 470 Ω; 0,1 A bis 0,2 A 10 Ω bi s 1000 Ω; 0,2 A bis 1,2 A
10 Ω bis 2000 Ω;0,2 A bis 1,5 A11 Ω bis 2000 Ω; 0,3 A bis 2,0 A26 bis 600 Ω; 0,4 A bis 2,0 A
schnelle Signalleitungen
CIM**J/F/N
30 bis 240 Ω; 0,1 A bis 0,2 A30 bis 1800; 0,1 A bis 0,7 A
30 bis 2500 ; 0,2 A bis 1,0 A
26 bis 2200; 0,25 A bis 2,0 A
150 bis 1500 ; 0,3 A bis 2,0 A
Tabelle 1: Impedanz und Strombelastbarkeit bei den Ferritperlen der Serien »CIB« und »CIM« bei 100 MHz und verschiedenen Baugrößen

Im Power-Line-Bereich müssen die Ferritperlen Ströme bis zu 6 A meistern. Die Serie »CIC« erreicht diese Belastbarkeit schon in der Bauform 0805. Die Serie »CIS10P« in der Bauform 0603 und der Bauhöhe 0,8 mm erreicht ihre hohe Strombelastbarkeit durch den inneren Aufbau mit einer gedruckten Silberspule. Auch nach dem Lötvorgang ist die Impedanzveränderung des Ferritmaterials minimal.

Mit all diesen Eigenschaften erfüllt die CIS10P-Serie von SEMCO die Anforderungen von kompakten Netzteilen und DC/DC-Wandlern.

Ferrit- und HF-Induktivitäten

Die Filterinduktivitäten der »CIL«-Serie von SEMCO basieren auf einem Ferritkern und einer Silberspule im Inneren. Diese magnetisch geschirmte Konstruktion verhindert sehr effektiv Über- beziehungsweise Nebensprechen. Diese Komponenten eignen sich zum diskreten Aufbau von T- oder π-Filtern ebenso wie für Oszillatorschaltungen (Tabelle 3).

Gehäuse
Induktivität
Nennstrom
Gleichstromwiderstand
Serie
0402
2,2 µH
10 mA
1,7 CIL05
06030,047 µH bis 33 µH1 mA bis 50 mA0,3 bis 2,95 CIL10
08050,047 µH bis 33 µH5 mA bis 300 mA0,2 bis 1,25 CIL21
1206
0,047 µH bis 33 µH
5 mA bis 300 mA
0,15 bis 1,05 CIL31
Tabelle 3: Daten der Filterinduktivitäten der »CIL«-Serie

Den hochfrequenten Einsatzbereich deckt die »CIH«-Serie ab (Tabelle 2). Dort sind die beiden wichtigsten Kriterien die Güte und die Eigenresonanzfrequenz (Self Resonating Frequency, SRF), da diese vereinfacht gesprochen den Verlustfaktor und die Einsatzfrequenz der Induktivität definieren. Für den Einsatz über 100 MHz bietet sich die CIH-Serie mit einer SRF von bis zu 13 GHz an.

Gehäuse
Induktivität
Nennstrom
Gleichstromwiderstand
Q (typ.) bei 800 MHzSerie
0201
0,001 µH bis 56 µH
50 mA bis 300 mA
0,14 bis 3 11 bis 20
CIH03T
02010,001 µH bis 56 µH50 mA bis 300 mA0,06 bis 1,29 19 bis >31CIH03Q
04020,001 µH bis 0,1 µH130 mA bis 300 mA0,12 bis 1,69 bis 30CIH05
0603
0,001 µH bis 0,27 µH
200 mA bis 800 mA
0,05 bis 1,5 20 bis 27
CIH10
Tabelle 2 : Daten der HF-Induktivitäten der »CIH«-Serie

Eine spezielle dielektrische Keramik lässt hervorragende Güten auch bei hohen Frequenzen von mehreren Megahertz zu. Einsatzbereiche für die CIH-Serie sind SAW-Filterschaltungen, VCO-Schaltungen, Bluetooth, W-LAN, Filterschaltungen, digitale TV-Tuner und andere Hochfrequenzschaltungen.

Power-Induktivitäten

Mit einer Strombelastbarkeit von 0,5 A bis 3,3 A und Gleichstromwiderstandswerten von 0,04 Ω bis 0,5 Ω eignen sich die Power-Induktivitäten der »CIG«-Serie vonSamsung besonders für den Einsatz in DC/DC-Wandlern. Vor allem bei hohen Schaltfrequenzen kommen die elektrischen Eigenschaften der Komponenten (Bauformen 0603 bis 1210) denen von drahtgewickelten Spulen nahe. Es sind Induktivitätswerte von 0,27 μH bis 10 μH (±20%) erhältlich.

Gute Sättigungseigenschaften besitzen die Power-Induktivitäten der Serie »CIG22H«, die bis zu 3,3 A in der Bauform 1008 (2,5 mm × 2,0 mm × 1,2 mm) erreichen. Mit diesen Bauformen lassen sich im Industriebereich DC/DC-Wandler realisieren, wo bisher aufgrund des Platzbedarfs gewickelter Spulen noch lineare Spannungsregler zum Einsatz kamen. Dies erklärt auch die rasch ansteigenden Bedarfe an kleinen Power-Induktivitäten.

Die neu entwickelte Serie CIG22H von Samsung Electro-Mechanics erzielt bei der 3,3-A-Version mit einer Induktivität von 1,0 μH einen DC-Widerstandswert von 83 mΩ (Tabelle 4).

Bauteilnummer
Induktivität bei 1 MHz
DC-Widerstand (Ω)Isat (typ.)
CIG22H1R0MNE
1,0 µH ±20 %
0,083  ±20 %
3,30 A
CIG22H1R2MNE1,2 µH ±20 %0,094 ±20 %
2,80 A
CIG22H1R5MNE1,5 µH ±20 %0,1 04±20 %2,50 A
CIG22H2R2MNE2,2 µH ±20 %0,116 ±20 %
2,00 A
CIG22H3R3MNE3,3 µH ±20 %0,133 ±20 %
1,00 A
CIG22H4R7MNE
4,7 µH ±20 %
0,233±20 % 0,90 A
Tabelle 4: Daten der Power-Induktivitäten der »CIG22H«-Serie

Möglich macht dies das vom Hersteller selbst entwickelte Druckverfahren »Negative Printing«. Weitere Einsatzbereiche der Serie CIG22H sind die Unterdrückung leitungsgebundener Störungen sowie das Glätten des Stroms in Stromversorgungen. Daher wird die CIG-Serie vorwiegend bei mobilen Endgeräten wie POS-Systemen (Point of Sales), batteriebetriebenen Sensoren (Rauchmelder, Lichtsensoren, etc.) und E-Bikes oder bei kostenkritischen Anwendungen mit hoher PCB-Packungsdichte wie LED-Treiber, Settop-Boxen und Industrie-PCs eingesetzt.

Rutronik ist langjähriger Distributionspartner von Samsung Electro-Mechanics (SEMCO) und vertritt die passiven Bauelemente europaweit. Der Broadliner verfügt über ein großes MLCC-Lager und kann die meisten SEMCO-Produkte - wie auch die neuen Multilayer-Induktivitäten - ab Lager mit einer kurzen Lieferzeit anbieten. Die beiden Franchisepartner adressieren in erster Linie die Zielmärkte Automotive, Industrial, Home-Appliance sowie Lighting. Viele Kunden aus den vertikalen Märkten schätzen auch die applikationsspezifischen Lösungen, die Samsung Electro-Mechanics gemeinsam mit Rutronik erarbeitet.

Über den Autor:

Marc Sauer ist Field Application Engineer bei Samsung Electro-Mechanics.