TDK dévoile des selfs compactes en mode commun de 1 250 V pour les convertisseurs CC haute tension

TDK a présenté la série B82722V6*B040 de selfs doubles torsadées haute tension à compensation de courant pour des tensions de bus CC jusqu'à 1 250 V (630 V CA) dans l'électronique de puissance compacte.

Les composants d'inductance de mode commun haute tension sont destinés aux convertisseurs de puissance, aux entraînements de moteur industriels et aux alimentations à découpage qui utilisent de plus en plus de semi-conducteurs de puissance SiC et GaN et fonctionnent avec des tensions de bus CC élevées, où la suppression des interférences électromagnétiques, la coordination de l'isolation et l'espace du circuit imprimé sont autant de contraintes de conception critiques.

Principales fonctionnalités et avantages

La série est conçue pour combiner une capacité à très haute tension avec un faible encombrement vertical, facilitant ainsi la réalisation d'architectures haute tension sans agrandir la zone de filtre.

• Tension et isolation
  • Conçu principalement pour des tensions CC jusqu'à 1 250 V et 630 V CA à 50/60 Hz.
  • Utilise une isolation solide multicouche et est testé à 3 750 V ligne à ligne pour une isolation électrique robuste dans les systèmes haute tension.
• Conception mécanique compacte
  • Chaque starter mesure environ 23 × 15,5 × 24 mm (L × l × H) dans un boîtier traversant vertical.
  • La structure à double starter à noyau annulaire et le connecteur en plastique assurent la stabilité mécanique tout en réduisant l'encombrement du PCB.
• Cuisine électrique
  • Options d'inductance nominale de 3,3 mH à 22 mH avec une tolérance de -30/+50 %.
  • Courants nominaux de 0,85 A à 3,0 A à +70 °C, permettant un compromis entre l'atténuation et la capacité de courant.
• Performances EMI
  • Une technique de bobinage automatisée spéciale produit des caractéristiques de fréquence de résonance élevées, ce qui est important pour les convertisseurs à fronts rapides issus des commutateurs SiC/GaN.
  • L'inductance parasite typique représente environ 0,6 % de l'inductance nominale, ce qui donne une certaine impédance en mode symétrique (mode différentiel) tout en gardant la fonction principale axée sur la suppression du mode commun.
• Sécurité et conformité
  • Le noyau en ferrite à revêtement époxy et le connecteur en plastique conforme à la norme UL 94 V‑0 garantissent la sécurité incendie et la robustesse.
  • La conception répond aux exigences des normes CEI 60938‑2 et CEI/UL 60939‑3 en matière de selfs et de filtres EMI et est compatible RoHS.
  • Les composants sont adaptés au brasage à la vague et s'adaptent aux lignes de production THT standard.

Pour les ingénieurs concepteurs, l'effet net est une self de mode commun haute tension prête à l'emploi, suffisamment petite pour les réseaux denses, mais néanmoins spécifiée avec des niveaux d'isolation et de test clairs. Pour les acheteurs, le format unifié sur plusieurs variantes électriques simplifie le stockage et le deuxième approvisionnement au sein de la même série.

Applications typiques

TDK répertorie explicitement la suppression des interférences en mode commun, les applications compactes en mode commutation et les convertisseurs de fréquence comme principales applications de la série B82722V6*B040. En pratique, cela se traduit par plusieurs cas d'usage concrets.

Dans les convertisseurs DC/DC et AC/DC haute tension, en particulier ceux dotés de liaisons DC intermédiaires autour de 800-1 250 V, ces selfs peuvent être placées dans les lignes de bus DC dans le cadre du filtre EMI d'entrée ou de sortie. Ils contribuent à réduire le bruit de mode commun retournant au secteur ou au couplage dans des circuits de commande sensibles, ce qui est particulièrement important lorsque les étages de puissance SiC ou GaN génèrent des transitions dv/dt abruptes.

Dans les variateurs de vitesse et les convertisseurs de fréquence industriels, les selfs peuvent être utilisées du côté du variateur ou à proximité du circuit intermédiaire pour limiter les courants de mode commun qui autrement provoqueraient des émissions indésirables, des courants de fuite ou des contraintes supplémentaires sur l'isolation du moteur et les systèmes de câbles. Le format vertical compact est avantageux dans les armoires de disques encombrées où la surface de la carte est rare mais où quelques millimètres de hauteur supplémentaires sont acceptables.

Dans les SMPS compacts destinés à l'alimentation industrielle, de télécommunications ou de serveur, la combinaison d'une capacité de tension de bus élevée, d'un faible encombrement et d'un comportement haute fréquence permet aux selfs de servir d'élément central de mode commun dans un filtre EMI à plusieurs étages, aux côtés des condensateurs X, des condensateurs Y et des selfs de mode différentiel en option.

Points forts techniques

Le tableau ci-dessous résume les principales données électriques des six membres de la famille B82722V6*B040.

Code de commande Courant nominal à +70 °C (A) Inductance nominale (mH, −30/+50 %) Inductance parasite typ. (µH) Résistance DC typ. (mΩ) B82722V6851B0400.8522130550B82722V6112B0401.11592320B82722V6152B0401.5106118 8B82722V6202B0402.06.840115B82722V6252B0402.54.72876B82722V6302B0403.03.32053

À mesure que la capacité de courant augmente de 0,85 A à 3,0 A, l'inductance nominale diminue de 22 mH à 3,3 mH, parallèlement à une réduction de la résistance CC. Il s'agit du compromis typique des selfs à compensation de courant :les dispositifs à courant plus élevé offrent une impédance plus faible mais des pertes plus faibles et une marge thermique plus élevée; les appareils à courant inférieur offrent une impédance plus élevée mais doivent transporter moins de courant. Les valeurs d'inductance parasite confirment à nouveau le rapport d'environ 0,6 % par rapport à l'inductance nominale dans toute la série.

Mécaniquement, toutes les variantes partagent le même noyau toroïdal vertical à revêtement époxy avec un connecteur en plastique, ce qui simplifie la conception du PCB car une seule empreinte prend en charge les six options électriques. Les selfs sont destinées au soudage à la vague, qui est encore courant dans les assemblages électroniques de puissance qui utilisent de gros condensateurs, transformateurs et autres composants traversants.

Notes de conception pour les ingénieurs

Pour une conception pratique, il est souvent utile de réfléchir en termes de performances du filtre, de limites thermiques, ainsi que de disposition et de sécurité. Les points ci-dessous résument les aspects clés de chacun de ces domaines.

• Choisir la bonne variante
  • Partez de l'impédance de mode commun requise aux fréquences d'interférence dominantes, puis sélectionnez une valeur d'inductance qui offre une marge suffisante, même à la limite de tolérance de -30 %.
  • Faites correspondre le courant nominal à +70 °C avec le courant efficace le plus défavorable dans vos lignes, y compris les surcharges attendues et les conditions de température ambiante.
  • Utilisez des pièces à inductance plus élevée et à courant plus faible lorsque l'atténuation est critique et que les courants sont modestes ; utilisez des types d'inductance plus faible/courant plus élevé où les pertes de conduction et l'augmentation de la température dominent.
• Comportement EMI et interaction avec le reste du filtre
  • La fréquence de résonance élevée de la structure d'enroulement est avantageuse dans les convertisseurs SiC/GaN présentant un contenu haute fréquence important, mais cela signifie également que l'interaction avec les condensateurs Y, les condensateurs X et les amortisseurs doit être vérifiée pour éviter les résonances indésirables.
  • Env. Une inductance parasite de 0,6 % ajoute une composante de mode différentiel petite mais non nulle ; dans les filtres simples, cela est souvent bénéfique, mais dans les conceptions serrées, cela devrait être inclus dans les simulations ou les calculs.
• Considérations thermiques et mécaniques
  • Confirmez que les pertes de cuivre (I²R) et toutes pertes supplémentaires dues aux courants haute fréquence restent dans des limites acceptables sur toute la plage de températures de fonctionnement.
  • Assurez-vous d'un dégagement vertical suffisant et envisagez une fixation mécanique si le système est soumis à des vibrations, même si le noyau à revêtement époxy et le connecteur en plastique offrent déjà une construction robuste.
• Mise en page, sécurité et normes
  • Placez la self à proximité du point d'entrée/sortie du bruit (par exemple, à proximité des connecteurs ou des nœuds de liaison CC) et acheminez les deux lignes en paire serrée avant et après le noyau pour minimiser la zone de boucle.
  • Gardez les traces de signaux sensibles à l'écart de la self pour éviter tout couplage indésirable.
  • Validez les lignes de fuite et les distances de dégagement autour des broches et entre les domaines isolés conformément à la norme d'équipement pertinente, en utilisant le niveau de test ligne à ligne de 3 750 V et les classifications CEI 60938-2/CEI/UL 60939-3 comme entrée côté composant.

Dans l'ensemble, la série B82722V6*B040 offre un moyen simple de mettre en œuvre un filtrage en mode commun haute tension dans les convertisseurs de puissance compacts, en particulier lorsque SiC et Commutateurs GaN Exigez un contrôle EMI plus robuste sans sacrifier l'espace sur la carte.

Source

Cet article est basé sur le communiqué de presse officiel de TDK Electronics pour la série de selfs en mode commun haute tension B82722V6*B040 et sur les informations techniques associées fournies sur le site Web de TDK Electronics, avec des commentaires indépendants supplémentaires visant à prendre en charge la conception et la sélection de composants pour les applications de convertisseurs et de variateurs haute tension.

Références

1. Communiqué de presse TDK – Conceptions compactes de convertisseurs 1 250 V CC avec une nouvelle self de mode commun haute tension
2. Catégorie de produits TDK – Inductances de ligne électrique
3. Communiqué de presse PDF – détails techniques