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Innovationen bei Induktivitäten, Drosseln und Übertragern

Ströme überführen

27. Januar 2016, 11:07 Uhr | Von Alfred Goldbacher

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Zweifach-Induktivitäten für Class-D-Verstärker

Die Firma Vishay Intertechnology (www.vishay.com) hatte sich über Jahrzehnte hinweg fast Jahr für Jahr verschiedene Komponentenhersteller einverleibt und dabei auch deutsche Firmen wie Röderstein und Beyschlag übernommen. Im Jahre 1985 bereits hatte sich das von Felix Zandman gegründete US-Unternehmen u.a. die Firma Dale Electronics an Land gezogen, in deren Fertigungsstätten seit Jahrzehnten neben Widerständen auch Induktivitäten produziert werden. Eine wichtige Produktlinie ist dabei die für Leistungsapplikationen konzipierte IHLD-Serie, zu der u.a. flache Zweifach-Hochstrominduktivitäten gehören und die aktuell um ein Modell der Größe 3232 erweitert worden ist. Das als IHLD-3232HB-5A (Bild 4) bezeichnete Bauteil begnügt sich mit einem 9,75 mm × 9,14 mm großen Gehäuse und wurde für automobile und kommerzielle Class-D-Verstärkerschaltungen optimiert. Zu seinen Besonderheiten zählt hohe Stabilität, denn der Induktivitätswert ist weitgehend unabhängig von Temperatur und Gleichstrombelastung. Hinzu kommt, dass der Koppelfaktor – und damit das Übersprechen – zwischen den beiden im Bauteil integrierten Induktivitäten sehr gering ausfällt. Das Bauteil ist gemäß AEC Q200 qualifiziert.

Die Zweifach-Induktivität wird mit einem maximalen Gleichstromwiderstand (DCR) von 29,2 bis 159,43 mΩ – je nach Typ – ausgewiesen und deckt dabei den Induktivitätsbereich von 5 bis 33 µH ab. Die Induktivität ist für Nennströme bis 6 A ausgelegt und wird in ein geschirmtes Gehäuse aus bleifreiem Kompositmaterial verpackt. Außerdem ist es für den Betriebstemperaturbereich von –55 bis +155 °C spezifiziert und zeichnet sich durch hohe Temperaturwechsel-, Feuchtigkeits-, Stoß- und Vibrationsfestigkeit aus.

Gemäß AEC Q200 qualifizierte Leistungsinduktivitäten

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Die TDK Corporation (http://de.tdk.eu), die 1935 in Tokio gegründet wurde, um anfangs Ferrite für Wickelgüter zu produzieren und zu vermarkten, ist heute sicher einer der größten Komponentenhersteller von Kondensatoren und Induktivitäten weltweit. Der aktuelle Jahresumsatz liegt umgerechnet bei rund 9 Mrd. Dollar, zu dem rund 88.000 Mitarbeiter weltweit beitragen. Das riesige Spektrum ist vor Kurzem u.a. mit der CLF-NI-D-Serie, also mit robusten Leistungsinduktivitäten für die Automobil-Elektronik erweitert worden, wobei sich die gewickelten CLF7045NI-D-Bauelemente in SMT-Ausführung durch hohe Zuverlässigkeit über einen breiten Temperaturbereich von –55 °C bis +150 °C vom Wettbewerb abheben sollen (Bild 5).

Die Typen der E6-Serie decken ein Spektrum an Induktivitätswerten von 1 bis 470 µH ab und eignen sich mit ihren Abmessungen von 7,4 × 7 × 4,5 mm³ für Nennströme von 0,41 bis 8,5 A – je nach Typ. Deren Gleichstrom-Widerstandswerte variieren dabei zwischen 9 mΩ und 1,2 Ω. Die neuen Bauelemente sind nach AEC Q200 qualifiziert. Außerdem ist die neue Anschlusstechnologie zur Verbindung der Wicklung mit den Pads lötfrei konzipiert, was die Bauelemente mechanisch sehr stabil machen soll.

Dielektrikas „mit Sonnenenergie“

Ein japanisches Unternehmen namens Taiyo Yuden (www.t-yuden.com) hat sich seit vielen Jahren als Hersteller von Kondensatoren und Induktivitäten weltweit einen Namen gemacht. Dessen Unternehmensnamen kann man – ins Deutsche übersetzt – mit „Sonnen-Dielektrikum“ umschreiben. Allerdings ist der Hersteller in den letzten Jahren vielmehr durch die Herstellung von CD- und DVD-Rohlingen bekannt geworden. Durch die weltweit sinkende Nachfrage nach optischen Speichermedien wird dieser Geschäftszweig vermutlich immer weniger zum Jahresumsatz von rund 1,7 Mrd. Euro beitragen. Rund 90 Prozent des Umsatzes wird ohnehin mit passiven Bauteilen erwirtschaftet, so zum Beispiel mit der Induktivitäten-Serie „MCOIL“, die als Novum mit einem modifizierten Metallkern bestückt wird. Durch weitere Verbesserungen am Material und den Fertigungsprozessen konnten der Gleichstromwiderstand dieser Bauteile um bis zu 20 % im Vergleich zur Standardserie reduziert und der Wertebereich der bestehenden Baureihe um weitere acht Induktivitätswerte vergrößert werden.

Die mit AEC-Q200-Freigabe erhältlichen Bausteine sind, ausgehend z.B. von einem Induktivitätswert von 1 µH, in einem Gehäuse der Größe 4 × 4 × 1,2 mm³ untergebracht. Die Standardserie (MDMK4040T1R0MF) und die Automotive-Serie (MDMK4040T2R2MFV, Bild 6) sind für einen Sättigungsstrom (I_Sat) von 5,2 A bei einem DC-Widerstand von 0,047 Ω ausgelegt; die modifizierte Serie MDMK4040T2R2MM erreicht mit 5 A einen ähnlich guten I_Sat-Wert; dies aber bei einem erheblich kleineren Gleichstromwiderstand von 0,036 Ω. Ein wichtiger Vorteil des modifizierten Metallkerns ist – im Vergleich zu herkömmlichen Kernen – die doppelt so hohe Permeabilität. Zudem kann die Induktivität durch spezielle Elektroden sehr platzsparend gewickelt werden.