Introduzione al nuovo parlamentare di TDK

Nov 29, 2023

TDK vanta una lunga storia nell'utilizzo di processi di placcatura in rame per costruire strutture di bobine metalliche utilizzate negli induttori di potenza e ora ha sfruttato questa comprovata tecnologia matura e l'ha applicata alle bobine di potenza wireless. La serie di induttori di potenza TFM di TDK ha utilizzato una tecnologia simile in rame con placcatura ad alto aspetto (HAP) per aumentare l'area della sezione trasversale del modello della bobina e ridurre la resistenza alla corrente continua (DCR). Grazie a questa vasta esperienza, i processi di modellatura e placcatura sono stati migliorati al punto che ora possono essere utilizzati nelle bobine di trasmissione di potenza wireless (Tx) che tradizionalmente devono utilizzare il filo litz.

La bobina MP-A28 approvata Qi è composta da 3 aree chiave innovative:

La capacità di modellare la bobina flessibile consente un migliore controllo e modellazione del campo magnetico (H), concentrando così il flusso magnetico (ɸ) dove ottimizza l'accoppiamento magnetico con il dispositivo Rx e l'efficienza. Lo schema consente di ridurre i “picchi” e le “valli” dell’efficienza di carica, tipici delle strutture a bobina multipla. La modellazione riduce/rimuove anche le aree a bassa efficienza (“morte”) attorno ai bordi della bobina completa.

Il processo di placcatura della bobina è un processo additivo in cui il rame viene placcato in una posizione designata. Ciò differisce dai circuiti stampati (PCB) e/o dai circuiti stampati flessibili (FPC) in cui un foglio di rame solido viene inciso e lascia solo il modello di rame desiderato come processo sottrattivo.

Il "processo a umido" dello schermo utilizza materiale di ferrite Mn-Zn e viene applicato come "impasto liquido" umido su una pellicola di supporto fino a uno spessore di 0,3 mm... sebbene possa essere sottile fino a 0,1 mm. Dopo essere stata applicata al film, la ferrite viene poi sinterizzata e prefessurata.

Per lo standard dominante di ricarica wireless a bassa potenza del Wireless Power Consortium, la maggior parte delle bobine di trasmissione (Tx) standard approvate sono state storicamente basate su filo avvolto. Più specificamente, è stato utilizzato il filo litz. Questo tipo di filo multifilare, con la sua maggiore area superficiale in rame, viene utilizzato per ridurre le perdite per effetto pelle che contribuiscono a una maggiore resistenza alla corrente alternata (ACR) alla frequenza operativa. A causa di questo fenomeno, la bobina del modello MP-A28 utilizza anche una struttura di impilamento multistrato brevettata per contribuire a mitigare le perdite di rame CA.

La nuova tecnologia del modello di bobina di TDK implementa vari nuovi processi di materiali e tecniche di costruzione per ottenere un ampio spettro di caratteristiche e vantaggi per l'utente finale. Alcuni dei principali vantaggi sono:

Sottile: lo spessore della placcatura in rame strettamente controllato, disponibile da 5 um a 150 um, insieme a uno schermo in ferrite Mn-Zn da 0,3 mm con processo a umido, consentono uno spessore totale del gruppo bobina di 0,76 mm per bobine di trasmissione conformi a Qi MP-A28 da 15 W. Ciò si traduce in un design più sottile e leggero rispetto a tutti i caricabatterie che utilizzano il gruppo bobina MP-A28.

Avere un modello di bobina in rame sottile ha anche un vantaggio in termini di prestazioni del sistema. L'accoppiamento magnetico (K) è influenzato dalla distanza fisica tra gli schermi magnetici di trasmissione (Tx) e di ricezione (Rx). Con il modello della bobina ultrasottile, ciò fa sì che lo schermo della bobina MP-A28 sia più vicino alla superficie di carica, più vicino al dispositivo Rx, migliorando così l'accoppiamento magnetico e l'efficienza.

Riduzione del peso – soprattutto ora che i produttori di veicoli elettrici cercano di estendere la carica della batteria e l’autonomia del veicolo, la riduzione del peso continua a essere un importante punto di discussione. Con la bobina MP-A28 di TDK, lo spessore sottile del materiale con processo a umido/permeabilità superiore (μ') consente una riduzione del peso della bobina Tx pur mantenendo le prestazioni di carica richieste.

Coerenza dei parametri elettrici – La bobina MP-A28 utilizza un processo di fotomascheratura/galvanica, che produce bobine d'aria con una variazione elettrica inferiore allo 0,5%. La bobina MP-A28 utilizza inoltre una struttura complanare sia per il modello della bobina in rame che per lo schermo in ferrite. Tutto ciò garantisce che i valori di induttanza (Ls) e resistenza (Rs) dell'intera bobina non varino come accade con le bobine a filo avvolto. Le bobine a filo avvolto presentano variazioni dello spessore dell'isolamento, variazioni dell'avvolgimento da giro a giro in termini di complanarità e problemi di controllo della tensione del filo sul filo durante l'avvolgimento che modificano la lunghezza magnetica e il rispettivo valore Ls.