Hochfrequenz-Toroidalinduktivitäten sind zentrale passive Bauelemente moderner Leistungselektronik. Sie übernehmen die Energiespeicherung, Stromglättung und Unterdrückung elektromagnetischer Störungen (EMI) in Hochfrequenz-Leistungswandlern. Sie finden breite Anwendung in Rechenzentren, industriellen Stromversorgungen, Telekommunikationssystemen, Automobilelektronik, erneuerbaren Energiesystemen, Batterieladegeräten, DC-DC-Wandlern, USV-Anlagen sowie Wechselrichtern für Energiespeichersysteme.
Mit dem zunehmenden Einsatz von Wide-Bandgap-Halbleitern wie Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) steigen die Schaltfrequenzen und die Leistungsdichte moderner Leistungselektronik kontinuierlich. Dadurch müssen Induktivitäten gleichzeitig einen höheren Wirkungsgrad, ein verbessertes Wärmemanagement und eine reduzierte elektromagnetische Störaussendung gewährleisten – bei möglichst geringem Bauraumbedarf.
Die SHFWT-Serie von Bel Fuse erfüllt diese Anforderungen mit einer kompakten, flachen Bauweise, hoher Strombelastbarkeit und zuverlässigem Betrieb über einen großen Temperaturbereich.
Bildquelle: Bel Fuse (Bel Fuse wird als aktuelles Branchenbeispiel genannt. Bel Fuse steht in keiner geschäftlichen oder organisatorischen Verbindung zu TGM.)
Die Technologie
Die SHFWT-Serie verwendet einen spiralförmig gewickelten Flachkupferleiter um einen toroidalen Magnetkern anstelle herkömmlicher Runddrahtwicklungen.
Durch die Flachdrahtgeometrie können innerhalb einer einzelnen Wicklungslage mehr Windungen realisiert werden. Dadurch werden die Kapazität zwischen den Wicklungen sowie Skin- und Proximity-Effekte, die insbesondere bei hohen Frequenzen auftreten, deutlich reduziert.
Das Ergebnis ist ein geringerer Wechselstromwiderstand (AC-Widerstand), wodurch elektrische Verluste und Wärmeentwicklung sinken und der Gesamtwirkungsgrad steigt.
In Kombination mit hochwertigen Magnetkernmaterialien hält die toroidale Bauform den magnetischen Fluss nahezu vollständig im Kern. Dadurch werden magnetische Streufelder und elektromagnetische Störungen (EMI) minimiert, während gleichzeitig eine stabile Induktivität und hervorragende Eigenschaften unter Gleichstromvorspannung gewährleistet werden.
Zusätzlich erhöhen sowohl vertikale als auch horizontale Montagevarianten die Konstruktionsfreiheit für kompakte elektronische Baugruppen.
Der Leichtbau-Aspekt
Aus Sicht des Leichtbaus ermöglichen Hochfrequenz-Toroidalinduktivitäten vor allem eine Gewichtsreduzierung auf Systemebene, anstatt lediglich das Gewicht des einzelnen Bauteils zu verringern.
Durch ihren höheren Wirkungsgrad und ihre ausgezeichneten thermischen Eigenschaften werden Leistungsverluste reduziert. Dadurch können Kühlkörper, Kühlsysteme und Gehäusestrukturen kleiner und leichter ausgelegt werden.
Die flache Bauweise mit hoher Leistungsdichte reduziert außerdem die benötigte Leiterplattenfläche (PCB) sowie das Verpackungsvolumen und trägt damit zu leichteren elektronischen Modulen bei.
Darüber hinaus verringert die verbesserte EMI-Unterdrückung den Bedarf an zusätzlichen Abschirmmaterialien und Filterkomponenten. Gleichzeitig ermöglichen höhere Schaltfrequenzen den Einsatz kleinerer passiver Bauelemente im gesamten Leistungswandler.
Diese Vorteile tragen gemeinsam zur Entwicklung kompakterer, leichterer und leistungsdichterer elektrischer Systeme bei, ohne Kompromisse hinsichtlich Zuverlässigkeit oder Leistungsfähigkeit einzugehen.
Vollständigen Artikel hier lesen: https://www.belfuse.com/resources/news/signal-shfwt-series-delivers-superior-efficiency-thermal-performance-and-low-emi-noise-in-high-frequency-toroidal-inductors?
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