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En el diseño de fuentes de alimentación, las soluciones basadas en GaN permiten frecuencias de conmutación más altas, un rendimiento térmico superior y una reducción significativa del tamaño y peso del dispositivo: más del 50% menor en comparación con las soluciones basadas en silicio. Esto ahorra un espacio de instalación considerable, minimiza las dimensiones generales del sistema y mejora enormemente la densidad de potencia. Como resultado, los dispositivos GaN demuestran ventajas fundamentales como alta densidad de potencia, bajo consumo de energía y alta fiabilidad en aplicaciones como las comunicaciones 5G, los vehículos eléctricos, los centros de datos y las fuentes de alimentación para servidores. Con su creciente aplicación, se imponen mayores exigencias al rendimiento de los inductores en los circuitos.
1.Requisitos de Inductancia para Sistemas de Potencia GaN
● Alta Frecuencia, Bajas Pérdidas
Los dispositivos de GaN admiten conmutación de alta frecuencia a nivel de MHz, lo que reduce efectivamente el tamaño de los componentes pasivos. Sin embargo, las altas frecuencias provocan efectos de piel y pérdidas en los núcleos de los inductores. Por lo tanto, los inductores deben utilizar materiales de baja pérdida para evitar el calentamiento del núcleo a altas frecuencias.
● Alta Corriente de Saturación
La alta densidad de potencia de los sistemas de GaN puede someter a los inductores a corrientes transitorias más altas, arriesgando la saturación del núcleo. Se prefieren materiales como Fe-Si-Al o aleaciones de Fe-Ni con alta densidad de flujo de saturación (Bs) para evitar caídas súbitas de inductancia bajo alta corriente mientras se asegura un rendimiento eléctrico estable bajo cargas dinámicas.
● Baja Resistencia Directa (DCR)
Minimizar la pérdida de cobre es crucial para mejorar la eficiencia del sistema de GaN. Técnicas como cables de mayor grosor o enrollados de alambre plano reducen el DCR al aumentar las áreas transversales de los conductores.
● Miniaturización y Alta Densidad de Potencia
Los sistemas de GaN buscan una compacidad extrema. Los inductores con materiales de alta-Bs y diseños de distribución de la brecha minimizan el tamaño del núcleo, reduciendo el espacio en la placa PCB.
● Estabilidad de Temperatura
Los parámetros de los inductores (por ejemplo, la inductancia, las pérdidas) que varían con la temperatura pueden desestabilizar los sistemas de alimentación. Los materiales con propiedades térmicas estables garantizan un rendimiento consistente en un amplio rango de temperaturas (-55℃ a +150℃).
2. Serie de Inductores de Alta Corriente CSBA: Especialmente diseñada para soluciones de potencia de GaN
Para satisfacer las demandas de aplicaciones de alta frecuencia de GaN, particularmente en términos de bajas pérdidas, alta densidad de potencia y rendimiento en un rango amplio de temperaturas, Codaca se lanzó la serie de inductores de alta corriente CSBA. Diseñada con innovadores núcleos de polvo de aleación, esta serie ofrece características excelentes de saturación suave y eficiencia en alta frecuencia. Pruebas extensas confirmaron que la compacta serie de inductores de alta corriente CSBA logra mínimas pérdidas en 300~600 kHz, lo que la convierte en ideal para diseños basados en GaN.
La serie CSBA está disponible en nueve tipos de tamaños, que incluyen CSBA1040, CSBA1050, CSBA1060, CSBA1250, CSBA1265, CSBA1275, CSBA1670, CSBA1809, CSBA2212. La inductancia de estos inductores fijos varía desde 0.17μH hasta 100μH, con un DCR bajo de hasta 0.32mΩ, corriente de saturación hasta 70A y temperatura de trabajo de -55℃~+150℃.
1) Pérdida mínima del núcleo para operación de alta frecuencia con GaN
La operación de alta frecuencia de GaN exige inductores con pérdidas mínimas de núcleo. La serie compacta de inductores de alta corriente CSBA utiliza materiales de baja pérdida y diseños de enrollamiento de alambre plano para reducir las pérdidas de núcleo y DCR, mejorando la eficiencia de conversión de potencia. A continuación se muestran datos comparativos sobre las pérdidas de núcleo entre inductores estándar de polvo de aleación y la serie CSBA a través de diferentes frecuencias.
2) Escudo magnético para la supresión de EMI
La compacta serie de inductores de alta corriente CSBA integra un escudo magnético para suprimir eficazmente la interferencia electromagnética (EMI), lo cual es crucial en aplicaciones de alta frecuencia con GaN. Al minimizar la interferencia con componentes sensibles, mejora la integridad de la señal y la confiabilidad del sistema, ideal para aplicaciones de alta densidad como fuentes de alimentación de servidores de centros de datos.
3) Diseño ultra-compacto para alta densidad de potencia
Con un perfil delgado y una estructura compacta (tamaño mínimo: 11,20 X 10,20 X 4,00 mm), la serie de inductores de potencia de alta corriente CSBA ahorra espacio en la PCB y permite un montaje de alta densidad, cumpliendo con los estrictos requisitos de utilización de espacio de los dispositivos electrónicos modernos.
4) Estabilidad a Amplia Temperatura
Operando desde -55℃ hasta +150℃, la serie de inductores de potencia de alta corriente CSBA mantiene bajas pérdidas y alta eficiencia incluso en entornos de alta temperatura, previniendo efectivamente problemas de envejecimiento térmico.
5) Bajas Pérdidas, Alta Eficiencia
Núcleos avanzados de polvo de aleación y estructuras de bobina optimizadas minimizan las pérdidas de núcleo y resistivas, mejorando la eficiencia general del sistema GaN. Por ejemplo, en fuentes de alimentación para servidores, los inductores de baja pérdida reducen el desperdicio de energía, alineándose con las tendencias de energía verde.
6) Amplia Compatibilidad de Aplicaciones
El serie de inductores de potencia de alta corriente CSBA compacta es ampliamente aplicable a convertidores DC-DC basados en GaN, reguladores de conmutación y módulos principales en fuentes de alimentación de servidores de IA o equipos de nueva energía. Su capacidad para manejar corrientes altas y su adaptabilidad a frecuencias altas permiten diseños de alta densidad de potencia mientras aseguran una fiabilidad a largo plazo.
3. Estándar Ambiental
La serie de inductores de potencia de corriente alta CSBA cumple con los requisitos de RoHS, REACH y libre de halógenos.
4. Estado del Producto
Al igual que todas las piezas de CODACA, la serie de inductores de potencia de corriente alta CSBA ya está en producción masiva y el plazo de entrega es de 4 a 6 semanas.