TDK, 고전압 DC 컨버터용 소형 1250V 공통 모드 초크 공개

TDK는 소형 전력 전자 장치에서 최대 1250V(630V AC)의 DC 버스 전압을 위한 고전압, 전류 보상 링 코어 이중 초크 B82722V6*B040 시리즈를 출시했습니다.

고전압 공통 모드 초크 구성 요소는 SiC 및 GaN 전력 반도체를 점점 더 많이 사용하고 EMI 억제, 절연 조정 및 PCB 공간이 모두 중요한 설계 제약인 높은 DC 버스 전압으로 작동하는 전력 변환기, 산업용 모터 드라이브 및 스위치 모드 전원 공급 장치를 대상으로 합니다.

주요 기능 및 이점

이 시리즈는 매우 높은 전압 성능과 작은 수직 설치 공간을 결합하여 필터 영역을 확대하지 않고도 고전압 아키텍처를 더 쉽게 실현할 수 있도록 설계되었습니다.

• 전압 및 절연
  • 주로 50/60Hz에서 최대 1250V 및 630V AC의 DC 전압용으로 설계되었습니다.
  • 다층 고체 절연체를 사용하고 고전압 시스템의 견고한 전기 절연을 위해 3,750V 라인 간 테스트를 거쳤습니다.
• 컴팩트한 기계 디자인
  • 각 초크의 크기는 수직 스루홀 패키지에서 약 23 × 15.5 × 24mm(L × W × H)입니다.
  • 링 코어 이중 초크 구조와 플라스틱 헤더는 PCB 설치 공간을 작게 유지하면서 기계적 안정성을 제공합니다.
• 전기레인지
  • 3.3mH~22mH의 공칭 인덕턴스 옵션(공차:−30/+50%).
  • 정격 전류는 +70°C에서 0.85A ~ 3.0A로 감쇠와 전류 용량 간의 절충이 가능합니다.
• EMI 성능
  • 특수 자동 권선 기술은 높은 공진 주파수 특성을 제공하며 이는 SiC/GaN 스위치의 빠른 에지를 갖춘 컨버터에 중요합니다.
  • 일반적인 부유 인덕턴스는 공칭 인덕턴스의 약 0.6%이며, 주요 기능을 공통 모드 억제에 집중하면서 어느 정도 대칭 모드(차동 모드) 임피던스를 제공합니다.
• 안전 및 규정 준수
  • 에폭시 코팅 페라이트 코어와 UL 94 V-0 준수 플라스틱 헤더는 화재 안전과 견고성을 지원합니다.
  • 이 설계는 EMI 초크 및 필터에 대한 IEC 60938-2 및 IEC/UL 60939-3 요구 사항을 충족하며 RoHS 규격을 준수합니다.
  • 구성요소는 웨이브 솔더링에 적합하며 표준 THT 생산 라인에 적합합니다.

설계 엔지니어에게 있어 최종 효과는 조밀한 레이아웃에 적합할 만큼 작지만 여전히 명확한 절연 및 테스트 수준으로 지정된 즉시 사용 가능한 고전압 공통 모드 초크입니다. 구매자의 경우 여러 전기 변형에 걸친 통합 폼 팩터를 통해 동일한 시리즈 내에서 재고 확보 및 2차 소싱이 단순화됩니다.

일반적인 애플리케이션

TDK는 B82722V6*B040 시리즈의 기본 애플리케이션으로 공통 모드 간섭 억제, 소형 스위치 모드 애플리케이션 및 주파수 변환기를 명시적으로 나열합니다. 실제로 이는 몇 가지 구체적인 사용 사례로 해석됩니다.

고전압 DC/DC 및 AC/DC 컨버터, 특히 800~1,250V 정도의 중간 DC 링크가 있는 컨버터에서 이러한 초크는 입력 또는 출력 EMI 필터의 일부로 DC 버스 라인에 배치될 수 있습니다. 이는 주전원으로 돌아가는 공통 모드 잡음이나 민감한 제어 회로로의 결합을 줄이는 데 도움이 됩니다. 이는 SiC 또는 GaN 전력단이 급격한 dv/dt 전환을 생성할 때 특히 중요합니다.

산업용 모터 드라이브 및 주파수 변환기에서 초크는 인버터 측 또는 DC 링크 근처에서 사용되어 원치 않는 방출, 누설 전류 또는 모터 절연 및 케이블 시스템에 대한 추가 스트레스를 유발할 수 있는 공통 모드 전류를 제한할 수 있습니다. 컴팩트한 수직 형식은 보드 공간이 부족하지만 높이가 몇 밀리미터만 더 허용되는 혼잡한 드라이브 캐비닛에 유리합니다.

산업용, 전기 통신 또는 서버 전력용 소형 SMPS에서는 높은 버스 전압 성능, 작은 설치 공간 및 고주파수 동작이 결합되어 초크가 X 커패시터, Y 커패시터 및 선택적 차동 모드 초크와 함께 다단계 EMI 필터에서 핵심 공통 모드 요소 역할을 할 수 있습니다.

기술적 하이라이트

아래 표에는 B82722V6*B040 제품군의 6개 제품에 대한 주요 전기 데이터가 요약되어 있습니다.

주문 코드 +70°C(A)에서 정격 전류 공칭 인덕턴스(mH, −30/+50%) 부유 인덕턴스(일반) (μH) DC 저항 일반. (mΩ) B82722V6851B0400.8522130550B82722V6112B0401.11592320B82722V6152B0401.5106118 8B82722V6202B0402.06.840115B82722V6252B0402.54.72876B82722V6302B0403.03.32053

전류 용량이 0.85A에서 3.0A로 증가함에 따라 공칭 인덕턴스는 22mH에서 3.3mH로 감소하고 DC 저항도 감소합니다. 이는 전류 보상 초크의 일반적인 절충안입니다. 고전류 장치는 임피던스는 낮지만 손실은 낮고 열 마진은 높습니다. 저전류 장치는 더 높은 임피던스를 제공하지만 더 적은 전류를 전달해야 합니다. 표유 인덕턴스 값은 계열 전반에 걸쳐 공칭 인덕턴스에 대한 비율이 대략 0.6%임을 다시 한 번 확인시켜 줍니다.

기계적으로 모든 변형은 플라스틱 헤더가 있는 동일한 수직형 에폭시 코팅 토로이달 코어를 공유합니다. 이는 하나의 설치 공간이 6가지 전기 옵션을 모두 지원하므로 PCB 설계를 단순화합니다. 초크는 대형 커패시터, 변압기 및 기타 스루홀 부품을 사용하는 전력 전자 어셈블리에서 여전히 일반적으로 사용되는 웨이브 납땜용으로 만들어졌습니다.

엔지니어를 위한 디자인 노트

실용적인 설계를 위해서는 필터 성능, 열 제한, 레이아웃 및 안전성 측면에서 생각하는 것이 도움이 되는 경우가 많습니다. 아래 사항은 각 영역의 주요 측면을 요약한 것입니다.

• 올바른 변형 선택
  • 주요 간섭 주파수에서 필요한 공통 모드 임피던스부터 시작한 다음 -30% 공차 한계에서도 충분한 마진을 제공하는 인덕턴스 값을 선택하세요.
  • +70°C의 정격 전류를 예상 과부하 및 주변 온도 조건을 포함하여 라인의 최악의 RMS 전류와 일치시킵니다.
  • 감쇠가 중요하고 전류가 보통 수준인 경우 더 높은 인덕턴스/더 낮은 전류 부품을 사용합니다. 전도 손실과 온도 상승이 지배적인 곳에서는 더 낮은 인덕턴스/더 높은 전류 유형을 사용하십시오.
• EMI 동작 및 나머지 필터와의 상호 작용
  • 권선 구조의 높은 공진 주파수는 고주파수 함량이 높은 SiC/GaN 기반 컨버터에 유리하지만, 원치 않는 공진을 피하기 위해 Y 커패시터, X 커패시터 및 스너버와의 상호 작용을 확인해야 함을 의미하기도 합니다.
  • 약. 0.6% 부유 인덕턴스는 작지만 0이 아닌 차동 모드 구성 요소를 추가합니다. 단순한 필터에서는 이것이 종종 도움이 되지만, 엄격한 설계에서는 시뮬레이션이나 계산에 포함되어야 합니다.
• 열 및 기계적 고려사항
  • 구리 손실(I²R)과 고주파 전류로 인한 추가 손실이 전체 작동 온도 범위에서 허용 가능한 한도 내에 있는지 확인하세요.
  • 에폭시 코팅 코어와 플라스틱 헤더가 이미 견고한 구조를 갖추고 있더라도 충분한 수직 여유 공간을 확보하고 시스템이 진동을 받는 경우 기계적 고정을 고려하세요.
• 레이아웃, 안전 및 표준
  • 초크를 노이즈 입구/출구 지점(예:커넥터 또는 DC 링크 노드 근처)에 가깝게 배치하고 코어 앞과 뒤에 두 라인을 긴밀한 쌍으로 라우팅하여 루프 영역을 최소화합니다.
  • 원치 않는 커플링을 방지하려면 민감한 신호 추적을 초크에서 멀리 유지하세요.
  • 3,750V 라인 간 테스트 레벨과 IEC 60938-2/IEC/UL 60939-3 분류를 구성 요소 측 입력으로 사용하여 관련 장비 표준에 따라 핀 주변과 격리된 도메인 사이의 연면 거리와 공간 거리를 검증합니다.

전반적으로 B82722V6*B040 시리즈는 특히 SiC 및 에서 소형 전력 변환기에 고전압 공통 모드 필터링을 구현하는 간단한 방법을 제공합니다. GAN 스위치 보드 공간을 희생하지 않고도 보다 강력한 EMI 제어가 필요합니다.

소스

이 기사는 B82722V6*B040 고전압 공통 모드 초크 시리즈에 대한 공식 TDK Electronics 보도 자료와 TDK Electronics 웹 사이트에 제공된 관련 기술 정보를 기반으로 하며, 고전압 컨버터 및 드라이브 애플리케이션을 위한 설계 및 부품 선택 지원을 목표로 하는 추가적인 독립적 논평을 기반으로 합니다.

참고자료

1. TDK 보도 자료 – 새로운 고전압 공통 모드 초크를 갖춘 소형 1250V DC 컨버터 설계
2. TDK 제품 카테고리 – 전력선 초크
3. 보도자료 PDF – 기술 세부정보