Présentation du nouveau député de TDK

Nov 29, 2023

TDK utilise depuis longtemps des procédés de placage de cuivre pour construire des structures de bobines métalliques utilisées dans les inducteurs de puissance et a désormais exploité cette technologie éprouvée et éprouvée et l'a appliquée aux bobines de puissance sans fil. La série d'inductances de puissance TFM de TDK a utilisé une technologie de cuivre similaire à placage à aspect élevé (HAP) pour augmenter la section transversale du motif de bobine afin de réduire la résistance au courant continu (DCR). Grâce à cette vaste expérience, les processus de modelage et de placage ont été améliorés au point où ils peuvent désormais être utilisés dans les bobines de transmission de puissance (Tx) sans fil qui doivent traditionnellement utiliser du fil de Litz.

La bobine MP-A28 approuvée par Qi se compose de 3 domaines innovants clés :

La capacité de configuration flexible de la bobine permet un meilleur contrôle et une meilleure mise en forme du champ magnétique (H), concentrant ainsi le flux magnétique (ɸ) là où il optimise le couplage magnétique avec le dispositif Rx et son efficacité. La configuration permet de réduire les « pics » et les « vallées » d’efficacité de charge, typiques des structures à bobines multiples. Le motif réduit/supprime également les zones à faible efficacité (« mortes ») autour des bords de la bobine complète.

Le processus de placage en bobine est un processus additif dans lequel le cuivre est plaqué à un endroit désigné. Cela diffère des cartes de circuits imprimés (PCB) et/ou des cartes imprimées flexibles (FPC) sur lesquelles une feuille de cuivre solide est gravée et ne laisse que le motif de cuivre souhaité sous forme de processus soustractif.

Le « procédé humide » de protection utilise un matériau de ferrite Mn-Zn et est appliqué sous forme de « boue » humide sur un film support sur une épaisseur de 0,3 mm… bien qu'il puisse être aussi fin que 0,1 mm. Après avoir été appliquée sur le film, la ferrite est ensuite frittée et préfissurée.

Pour la norme dominante de charge sans fil de faible puissance du Wireless Power Consortium, la plupart des bobines de transmission (Tx) standard approuvées étaient historiquement basées sur des fils enroulés. Plus spécifiquement, du fil de Litz a été utilisé. Ce type de fil multibrins, avec sa plus grande surface de cuivre, est utilisé pour réduire les pertes par effet cutané qui contribuent à une résistance au courant alternatif (ACR) plus élevée à la fréquence de fonctionnement. En raison de ce phénomène, la bobine à motif du MP-A28 utilise également une structure d'empilement multicouche brevetée pour aider à atténuer les pertes de cuivre CA.

La nouvelle technologie de bobines à motif de TDK met en œuvre divers nouveaux processus de matériaux et techniques de construction pour offrir un large éventail de fonctionnalités et d'avantages à l'utilisateur final. Certains des principaux avantages sont :

Mince – l'épaisseur de placage de cuivre étroitement contrôlée, disponible de 5 um à 150 um, ainsi qu'un blindage en ferrite Mn-Zn par voie humide de 0,3 mm, permettent une épaisseur totale d'assemblage de bobine de 0,76 mm pour les bobines de transmission MP-A28 15 W conformes à Qi. Cela se traduit par un chargeur plus fin et plus léger sur tous les modèles utilisant l'ensemble de bobines MP-A28.

Avoir un modèle de bobine de cuivre mince présente également un avantage en termes de performances du système. Le couplage magnétique (K) est affecté par la distance physique entre les boucliers magnétiques d'émission (Tx) et de réception (Rx). Grâce au motif de bobine ultra-fin, le blindage de la bobine MP-A28 est plus proche de la surface de charge, plus proche du dispositif Rx, améliorant ainsi le couplage magnétique et l'efficacité.

Réduction de poids – surtout à l’heure où les constructeurs de véhicules électriques tentent d’étendre la charge de leur batterie et l’autonomie de leurs véhicules, la réduction de poids continue d’être un sujet de discussion majeur. Avec la bobine MP-A28 de TDK, la finesse du matériau de procédé humide/perméabilité plus élevée (µ') permet une réduction du poids de la bobine Tx tout en conservant les performances de charge requises.

Cohérence des paramètres électriques – La bobine MP-A28 utilise un processus de photomasque/galvanoplastie, qui produit des bobines à air avec moins de 0,5 % de variation électrique. La bobine MP-A28 utilise également une structure coplanaire pour la configuration de la bobine en cuivre et le blindage en ferrite. Tous ces éléments garantissent que les valeurs d'inductance (Ls) et de résistance (Rs) de la bobine complète ne varient pas comme c'est le cas avec les bobines enroulées. Les bobines enroulées en fil présentent des variations d'épaisseur d'isolation, des variations d'enroulement tour à tour en termes de co-planarité et des problèmes de contrôle de tension du fil sur le fil pendant l'enroulement, ce qui modifie la longueur magnétique et la valeur Ls respective.