O indutor integrado aprimora significativamente a blindagem magnética, a dissipação de calor e as capacidades anti-interferência, integrando a bobina com materiais magnéticos por meio de um processo de moldagem unificado. É amplamente utilizado em fontes de alimentação de alta frequência, eletrônica automotiva, equipamentos de comunicação e outras áreas. A metodologia de projeto exige uma análise abrangente de aspectos-chave, como seleção de materiais, otimização estrutural, adaptação do processo e validação de desempenho. Abaixo estão as abordagens e métodos de projeto específicos:
1. Seleção de materiais e otimização de proporções
1）Seleção de materiais magnéticos -
Materiais do núcleo: Ligas amorfas à base de ferro com baixa perda (como ligas cristalinas ultrafinas de FeNiMo), pó de ferro carbonil ou pó de liga de ferro-silício são preferíveis, e sua densidade de fluxo magnético de saturação (Bs) precisa corresponder à frequência de operação (como Bs ≈ 1,1 T no cenário de 100 kHz a 500 kHz).
Proporção do composto: Pó amorfo ou pó de liga (D50=10-15 μm) representa 20-40%, e pó de ferro carbonil (D50=3-7 μm) representa 60-80% para equilibrar a permeabilidade magnética e a perda em alta frequência.
Aditivos: Adicione 8-15% de resina epóxi termofixa ou gel de silicone líquido como aglutinante, misture com um solvente (como acetona) e prensagem a frio para melhorar a densidade do material.
2) Seleção do material da bobina – tipo de fio: O fio de cobre plano (com grande área de seção transversal e baixo efeito pelicular) é superior ao fio de cobre redondo, pois pode reduzir a fuga magnética e melhorar a dissipação de calor. - Tratamento de isolamento: A superfície da bobina precisa ser revestida com uma camada isolante (como resina epóxi) para evitar curtos-circuitos.
- Projeto estrutural e adaptação de processos
1) Esquema da estrutura do núcleo – Estrutura composta quadrada em forma de I: O núcleo em forma de I é enrolado e embutido no núcleo quadrado, formando um circuito magnético fechado por meio de prensagem a quente para melhorar a indutância (Isat ≥ 36A) e a resistência mecânica. - Revestimento de filme multicamadas: Um filme misto de pó amorfo e resina epóxi (espessura de 0,1 a 0,3 mm) é usado para obter o revestimento completo do eletrodo e reduzir as folgas de ar por meio de prensagem secundária. - Design não acoplado em fileira: O núcleo magnético em forma de copo é equipado com vários slots de acomodação, embutidos com bobinas em forma de U e selados a quente para reduzir o coeficiente de acoplamento (k < 0,1), adequado para layout de PCB de alta densidade.
2) Parâmetros-chave do processo – Processo de prensagem: Prensagem a frio em laminadora de rolos duplos (temperatura ≤ temperatura ambiente) para evitar a oxidação do material, faixa de pressão de 4-5 t/cm² (núcleo em forma de I) e 3,5-4 t/cm² (núcleo quadrado). - Tratamento térmico: Cura e secagem a 150-180 °C, combinadas com pós-tratamentos como jateamento de areia e galvanoplastia, para melhorar a planicidade da superfície e a resistência à corrosão.
3.Otimização de desempenho e verificação de simulação
1) Modelagem e Simulação Paramétrica – Ferramenta de Simulação Eletromagnética: Utilize o ANSYS Maxwell ou HFSS para analisar a distribuição do campo magnético, otimizar o tamanho da coluna (como 2,4-3,0 mm) e o número de espiras do enrolamento (21,5-24,5 espiras), equilibrar a indutância (L0 = 10 μH) e a resistência CC (DCR ≤ 0,55 mΩ). - Análise de acoplamento termomagnético: Utilize o COMSOL para simular o efeito pelicular e o efeito de proximidade em altas frequências, reduzindo as perdas CA (como uma redução de 10% nas perdas a 500 kHz).
2) Indicador-chave de desempenho – Corrente de saturação (Isat): Deve cobrir a corrente de pico (Imax = Iout + 21FHIR p), alcançada por meio da seleção de materiais do núcleo magnético e controle do entreferro. - Frequência de auto-ressonância (fR): Deve ser 10 vezes maior que a frequência de comutação (ex.: 1 MHz a 100 kHz).Para evitar que a indutância apresente características capacitivas.
Data de publicação: 22/12/2025