【導讀】當今汽車各個方面的電氣化趨勢對DC/DC轉換器提出了極高的要求，以在很寬的溫度范圍內提供穩定的功率，并在嚴格的空間限制內提供高可靠性和能源效率 - 例如電子控制單元（ECU）。新一代功率電感器具有出色的特性，可滿足這些需求。
當今汽車各個方面的電氣化趨勢對DC/DC轉換器提出了極高的要求，以在很寬的溫度范圍內提供穩定的功率，并在嚴格的空間限制內提供高可靠性和能源效率 - 例如電子控制單元（ECU）。新一代功率電感器具有出色的特性，可滿足這些需求。
電動萬物
過去，汽車銷售人員使用“電動一切”一詞來描述奢侈的奢侈品，例如電動窗戶和天窗，也許在極端高端，可調節的車門后視鏡和加熱座椅。在當今世界，這幾乎是一個字面上的陳述。動力轉向、水泵等發動機輔助設備、自動離合器和變速箱控制等主要功能正在轉換為電動操作。盡管電子燃油噴射是一項歷史悠久的功能，可以提高性能和燃油效率并減少排放，但混合動力和電池電動汽車（HEV/BEV） 正在通過將整個傳動系統和能量存儲替換為電氣等效物來將電氣化推向極限。
電氣化帶來了降低成本、輕量化等優勢，以及靈活的電子控制機會，允許通過定期軟件更新來調整性能并添加新功能并隨后進行改進。
提高安全性是另一個值得特別注意的目標。高級駕駛輔助系統（ADAS），如自動轉向和制動，內部和外部的先進照明系統，以及聯網汽車功能，如V2X和緊急支持服務，引入了更多的電子模塊，如LED驅動器和傳感器，包括攝像頭、雷達、激光雷達和無線模塊，連接到控制單元，這些控制單元包括傳統計算和人工智能推理的混合。
從最先進的車輛配備單個電子控制單元（ECU）來處理發動機管理的時代，我們現在處于一個即使是普通汽車也可能包含100多個ECU或域控制器的時代，以管理眾多的車身電子設備，動力總成，舒適性，安全性和信息娛樂系統。
穩定功率的重要性
密集的電氣化給汽車電子設備的設計人員帶來了嚴峻的挑戰。ECU必須在很寬的溫度范圍內始終如一地運行，特別是在引擎蓋下或暴露在陽光下的區域。它們還必須具有高抗沖擊和抗振動性，共存且不干擾車輛中的其他系統，并符合儀表板后面、門腔內、發動機艙內、前照燈后面以及機電一體化組件（如電動系統）內部的極端空間限制。
改變ECU電源設計方法有助于實現這些目標。需要在很寬的溫度范圍內保持輸出穩定性。傳統電感器通常采用纏繞在鐵氧體磁芯上的導電線圈，在很寬的電流范圍內具有穩定的電感，但電感在高于飽和電流時會急劇下降。此外，飽和電流與溫度有關，在較高溫度下會降低。除了在寬溫度范圍內提供更好的飽和特性和穩定性外，用于汽車應用的電感器還應提供低直流電阻，以避免不必要的自發熱并最大限度地減少能量損失，從而有助于提高車輛的整體效率。
新型金屬復合電感器
為了滿足這些需求，一類新型金屬復合電感器正在出現。KEMET 的 MPXV 電感器等器件包括一個銅線圈，該線圈端接到一個大型可焊接焊盤并封裝在模制外部磁芯內（圖 1）。
圖1.金屬復合電感器的構造。
磁芯由絕緣鐵顆粒制成，鐵的主要用途導致比典型的鐵氧體公式更穩定的溫度系數。為了形成鐵芯，將鐵粉與粘合劑混合，并在線圈周圍壓制成所需的鐵芯形狀。物理特性創造了固有的分布式氣隙，使磁芯能夠存儲比鐵氧體更高水平的磁通量。
KEMET 的 MPXV 功率電感器結合了低直流電阻和緩慢飽和特性，與傳統的鐵氧體磁芯電感器相比，在整個溫度范圍內也更穩定（圖 2）。出色的飽和特性使 DC/DC 開關電源能夠在浪涌電流高的情況下保持功能，而改進的溫度穩定性使工程師能夠在進行可靠的熱考慮進行設計時。MPXV 功率電感器還受益于 EMI 屏蔽，可減少磁通泄漏和干擾，并通過汽車級 AEC-Q200 認證。
圖2.金屬復合材料和鐵氧體磁芯電感飽和度的比較。
憑借高達 155°C 的指定參數以及低噪聲和高達 30G 的高抗沖擊和振動能力等其他理想性能屬性，這些電感器可用于車輛的所有區域，包括引擎蓋下具有挑戰性的操作環境。因此，它們可以幫助推動正在進行的電氣化進程，幫助向 LED 大燈、儀表組面板、平視顯示器 （HUD）、電動水泵 （EWP）、電動油泵 （EOP） 和電動助力轉向 （EPS） 等子系統提供穩定高效的電力。
MPXV 系列電感器提供 0.10μH 至 100.00μH 的寬電感值范圍，采用表面貼裝封裝，利用模制磁芯的易成型性提供薄型，以滿足受到嚴格空間限制的應用。
結論
新的內線圈結構和創新的金屬復合材料技術使新型電感器的出現成為可能，這些電感器具有良好的飽和特性和溫度穩定性，以滿足最新的汽車應用，因為電氣化擴展到車輛的各個方面。KEMET 的 MPXV 系列等新型電感器正在將行業帶入真正的“萬物互聯”時代。
(來源：中電網，作者：Michael Freitag）
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