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Bei der Stromversorgungsdesign gestatten GaN-basierte Lösungen höhere Schaltfrequenzen, überlegene thermische Leistung und deutlich verminderte Gerätegröße und -gewicht – mehr als 50 % kleiner im Vergleich zu siliziumbasierten Lösungen. Dadurch wird erheblicher Installationsraum eingespart, die Gesabmaße des Systems minimiert und die Leistungsdichte erheblich verbessert. In Anwendungen wie 5G-Kommunikation, Elektrofahrzeuge, Rechenzentren und Serverstromversorgungen zeigen GaN-Geräte grundlegende Vorteile wie hohe Leistungsdichte, geringer Energieverbrauch und hohe Zuverlässigkeit. Mit ihrem wachsenden Einsatz werden höhere Anforderungen an die Leistung von Spulen in Schaltungen gestellt.
1.Anforderungen an Spulen für GaN-Leistungssysteme
● Hohe Frequenz, geringe Verluste
GaN-Bauelemente unterstützen Schaltvorgänge auf MHz-Ebene, was die Größe der passiven Komponenten effektiv reduziert. Hohe Frequenzen führen jedoch zu Äderungseffekten und Kernverlusten in Spulen. Daher müssen Spulen Materialien mit geringen Verlusten verwenden, um das Aufheizen des Kernes bei hohen Frequenzen zu verhindern.
● Hochleistungs-Sättigungsstrom
Die hohe Leistungsdichte von GaN-Systemen kann dazu führen, dass Spulen höheren transienten Strömen ausgesetzt sind, was ein Sättigen des Kernes riskiert. Materialien wie Fe-Si-Al oder Fe-Ni-Legierungen mit hoher Sättigungsmagnetflussdichte (Bs) werden bevorzugt, um plötzliche Induktanzabfälle bei hohem Strom zu vermeiden und gleichzeitig eine stabile elektrische Leistung unter dynamischen Lasten sicherzustellen.
● Niedriger Gleichstromwiderstand (DCR)
Das Minimieren von Kupferverlusten ist entscheidend für die Verbesserung der Effizienz von GaN-Systemen. Techniken wie dickeres Drahtquerschnitt oder flachdrahtige Wicklungen verringern den DCR, indem sie die Querschnittsfläche der Leiter erhöhen.
● Miniaturisierung und hohe Leistungsdichte
GaN-Systeme streben nach extremer Kompaktheit. Induktoren mit High-Bs-Materialien und verteilten Lückendesigns minimieren die Kerngröße, was den Platzbedarf auf der Leiterplatte reduziert.
● Temperaturstabilität
Induktionsparameter (z. B. Induktivität, Verluste), die sich mit der Temperatur ändern, können Stromversorgungssysteme destabilisieren. Materialien mit stabilen thermischen Eigenschaften gewährleisten eine konsistente Leistung über einen breiten Temperaturbereich (-55℃ bis +150℃).
2. CSBA Hochstrom-Power-Induktorreihe: Speziell für GaN-Power-Lösungen entwickelt
Um den Anforderungen hoher Frequenzen in GaN-Anwendungen gerecht zu werden – insbesondere bei niedrigen Verlusten, hoher Leistungsdichte und breitem Temperaturbereich – Codaca wurde die CSBA Hochstrom-Power-Induktorreihe vorgestellt. Mit innovativem Legierungs-Pulskern entworfen, bietet diese Reihe hervorragende weiche Sättigungscharakteristiken und Hochfrequenzeffizienz. Umfangreiche Tests bestätigten, dass die kompakte Hochstrom-Power-Induktorreihe CSBA minimalen Verlust bei 300~600 kHz erzielt, was sie ideal für GaN-basierte Designs macht.
Die CSBA-Serie ist in neun verschiedenen Größen erhältlich, darunter CSBA1040, CSBA1050, CSBA1060, CSBA1250, CSBA1265, CSBA1275, CSBA1670, CSBA1809, CSBA2212. Die Induktivität dieser festen Induktoren reicht von 0,17μH bis 100μH, DCR niedrig bis 0,32mΩ, Sättigungsstrom bis zu 70A und Betriebstemperatur -55℃~+150℃.
1) Niedriger Kernverlust für GaN-Hochfrequenzbetrieb
Die Hochfrequenzbetrieb von GaN erfordert Induktoren mit minimalen Kernverlusten. Die kompakte High-Current-Power-Induktorserie CSBA verwendet verlustarme Materialien und Flachdrahtwicklungsdesigns, um Kernverluste und DCR zu reduzieren und die Effizienz der Stromumwandlung zu verbessern. Vergleichsdaten zu Kernverlusten zwischen Standard-Alloy-Pulverinduktoren und der CSBA-Serie bei unterschiedlichen Frequenzen sind unten aufgeführt.
2) Magnetische Abschirmung zur Unterdrückung von elektromagnetischen Störungen (EMI)
Die kompakte Hochstrom-Leistungsspirale der CSBA-Serie integriert eine magnetische Abschirmung, um elektromagnetische Störungen (EMI) effektiv zu unterdrücken, was bei Hochfrequenzanwendungen mit GaN entscheidend ist. Durch die Minimierung von Störungen an empfindlichen Komponenten wird die Signalintegrität und die Systemzuverlässigkeit verbessert, ideal für hochdichte Anwendungen wie Stromversorgungen von Rechenzentrumsservern.
3) Ultrakompaktes Design für hohe Leistungsdichte
Mit einem schlanken Profil und kompakter Struktur (Mindestgröße: 11,20 X 10,20 X 4,00 mm) spart die Compact High Current Power Induktionsreihe CSBA Platz auf dem PCB ein und ermöglicht eine hochdichte Montage, wodurch die strengen Anforderungen an die Raumnutzung in modernen elektronischen Geräten erfüllt werden.
4) Weite-Temperatur-Stabilität
In Betrieb zwischen -55℃ und +150℃ behält die Compact High Current Power Induktionsreihe CSBA selbst in Hochtemperaturumgebungen geringe Verluste und hohe Effizienz bei, was effektiv thermische Alterungsprobleme verhindert.
5) Geringe Verluste, Hohe Effizienz
Dank fortschrittlicher Legierungs-Pulskerne und optimierter Spulenstrukturen werden Kern- und Widerstandverluste minimiert, was die Gesamteffizienz von GaN-Systemen verbessert. Zum Beispiel reduzieren niedrigverlustige Induktoren in Server-Stromversorgungen Energieverschwendung und decken sich mit Trends zu grüner Energie.
6) Breite Anwendungsverträglichkeit
Die Compact High Current Power Induktionsreihe CSBA ist auf breite Anwendungen in GaN-basierten DC-DC-Wandlern, Schaltreglern und Kernmodulen in Stromversorgungen von AI-Servern oder neuem Energieausrüstung geeignet. Seine Hochstrom-Fähigkeit und Hochfrequenz-Anpassbarkeit unterstützen hochdichte Design-Konzepte, während sie langfristige Zuverlässigkeit garantieren.
3. Umweltstandard
Die kompakte Hochstrom-Spannungsinduktionsreihe CSBA erfüllt RoHS-, REACH- und chlorfreie Anforderungen.
4. Produktstatus
Wie bei allen Komponenten von CODACA ist die kompakte Hochstrom-Spannungsinduktionsreihe CSBA bereits im Massenproduktionsstadium, und die Lieferzeit beträgt 4-6 Wochen.