अनुकूलित परत चिप बीड फेराइट प्रतिरोध में सुधार करती है

चित्र 1: स्विच-ऑन पर पीक करंट के साथ विशिष्ट अनुप्रयोग (5A/DIV |100μs/DIV)

चिप बीड फेराइट वर्तमान चोटियों के प्रति संवेदनशील होते हैं, जो आमतौर पर बिजली की आपूर्ति या इलेक्ट्रिक मोटर पर स्विच करते समय होते हैं। हालाँकि, एक अनुकूलित परत डिज़ाइन अल्पकालिक उच्च वर्तमान उछाल के प्रति उनके प्रतिरोध में सुधार करता है।

चिप बीड फेराइट एक प्रारंभ करनेवाला है जो स्क्रीन-प्रिंटिंग प्रक्रिया का उपयोग करके निर्मित होता है और आमतौर पर ईएमसी फ़िल्टरिंग में उपयोग किया जाता है। घटक में निकेल-जिंक फेराइट होता है और इसमें कुछ माइक्रोमीटर मोटी आंतरिक सिल्वर कंडक्टर परत होती है। यह संरचना क्लासिक एसएमडी फेराइट को अधिकतम रेटेड वर्तमान से ऊपर की वर्तमान चोटियों के प्रति संवेदनशील बनाती है। इनसे घटक को क्षति या तत्काल विनाश हो सकता है।

इसलिए निम्नलिखित सामान्य रूप से एसएमडी फेराइट्स पर लागू होता है, जहां डेटाशीट में अधिकतम रेटेड वर्तमान अल्पकालिक लोडिंग के लिए सबसे बड़े अनुमेय वर्तमान आयाम को भी परिभाषित करता है।

एसएमडी फेराइट

हालाँकि, WE-MPSB घटक श्रृंखला के साथ, मल्टीलेयर फेराइट उपलब्ध हैं, जिनकी डेटाशीट एक अलग शिखर वर्तमान विचार प्रदान करती हैं। वुर्थ इलेक्ट्रॉनिक ने इन उत्पादों के लिए एक अनुकूलित परत डिज़ाइन विकसित किया है। इसका उद्देश्य उच्च धाराओं, डीसी प्रतिरोध आर डीसी को 75% तक कम करना और संपूर्ण आवृत्ति स्पेक्ट्रम पर उच्चतम संभव प्रतिबाधा प्राप्त करना है।

चित्र 1, ऊपर, एक विशिष्ट अनुप्रयोग दिखाता है: सर्किट के इनपुट पर मल्टीलेयर फेराइट का उपयोग इनलाइन फ़िल्टर के रूप में किया जाता है। स्विच-ऑन पर, संधारित्र के कम ईएसआर के कारण थोड़ी देर के लिए बहुत अधिक पल्स धारा प्रवाहित होती है। यह एसएमडी फेराइट को निर्दिष्ट अधिकतम रेटेड करंट के गुणक के साथ संक्षेप में लोड करता है।

इस उदाहरण में अनुकूलित मल्टीलेयर फेराइट, जिसे ‘मल्टीलेयर पावर सप्रेशन बीड’ (एमपीएसबी) कहा जाता है, में 2.1A के अधिकतम अनुमेय रेटेड वर्तमान लोड के साथ 600Ω का प्रतिबाधा है। इस सर्किट में एकल वर्तमान शिखर लगभग 19A के मान तक पहुंचता है और यह सर्किट के रेटेड वर्तमान में घटने से पहले 0.8ms तक रहता है।

एसएमडी फेराइट्स के लिए, अधिकतम रेटेड करंट आमतौर पर अल्पकालिक लोड के तहत अधिकतम करंट आयाम को परिभाषित करता है। मल्टीलेयर फेराइट WE-MPSB श्रृंखला में पल्स लोड के साथ उपलब्ध हैं, जो डेटाशीट में पीक करंट पर विचार करता है।

परीक्षण प्रक्रिया

बिजली की आपूर्ति और इलेक्ट्रिक मोटरों को चालू करने के दौरान अक्सर विद्युत धारा चरम पर होती है। आवर्ती पल्स वाले अनुप्रयोग वाहनों में रुक-रुक कर चलने वाली विंडशील्ड वाइपर मोटरें, या लैंप के लिए गिट्टी हैं। विशेष रूप से, स्विचिंग रेगुलेटर में इनपुट कैपेसिटर अक्सर उच्च धारा शिखर का कारण बनता है, जिसे एक अपस्ट्रीम ईएमसी फ़िल्टर को झेलना पड़ता है। इस संदर्भ में दालों को 8ms से कम की समय सीमा के साथ अल्पकालिक वर्तमान शिखर के रूप में समझा जाता है जब तक कि सर्किट का डीसी करंट पूरी तरह से समाप्त न हो जाए।

एसएमडी फेराइट्स की पल्स लोड क्षमता को मापने के लिए एक समान मानक की परिभाषा में पाया गया था फ़्यूज़ के लिए पिघलने वाला अभिन्न अंग. फ़्यूज़ का I²t मान निर्धारित करने के लिए, फ़्यूज़ परीक्षण प्रक्रिया के अनुसार फ़्यूज़ पर 8ms का पल्स लगाया जाता है, जो फ़्यूज़ को गर्म करने के लिए पर्याप्त लंबा अंतराल होता है। यदि फ़्यूज़ रुका रहता है तो करंट को तब तक और बढ़ाया जाता है जब तक कि वृद्धि फ़्यूज़ के नष्ट होने की ओर न ले जाए। घटक को ठंडा होने के लिए आवश्यक समय देने के लिए दालों के बीच 10 सेकंड का ठहराव आवश्यक है।

चित्र 2 में आयताकार पल्स को सभी परीक्षणों के लिए पल्स आकार के रूप में चुना गया था क्योंकि यह पल्स लंबाई के दौरान घटक को उच्चतम संभव ऊर्जा के साथ लोड करता है, हालांकि स्विच-ऑन के समय इसका सामना बहुत कम होगा।

चित्र 2: स्विच-ऑन क्षण पर संभावित पल्स आकार। स्क्वायर-वेव पल्स घटक पर उच्चतम भार का प्रतिनिधित्व करता है और इसलिए परीक्षण दिनचर्या में उपयोग में है

अनुभवजन्य रूप से मापी गई नाड़ी शक्ति

डेटाशीट मान (चित्र 3) 2ms पर अधिकतम 24A के रूप में निर्दिष्ट है। इसलिए परिकलित I²t मान मापे गए मानों से महत्वपूर्ण रूप से भिन्न होता है। नतीजतन, मल्टीलेयर फेराइट पर लागू पिघलने वाले इंटीग्रल की ज्ञात गणना का उपयोग करना संभव नहीं है।

चित्र 3: डेटाशीट के अनुसार निर्दिष्ट शिखर धारा वहन क्षमता

एसएमडी फेराइट आमतौर पर अपनी बहुपरत संरचना के कारण उच्च पल्स धाराओं के लिए उपयुक्त नहीं होते हैं। उच्च धाराओं को संभालने वाली एक अनुकूलित परत डिज़ाइन में 75% तक कम आर डीसी और संपूर्ण आवृत्ति स्पेक्ट्रम में उच्चतम संभव प्रतिबाधा होती है। प्रतिबाधा और वर्तमान आयाम के आधार पर, प्रत्येक व्यक्तिगत घटक के लिए इष्टतम डिज़ाइन का उपयोग किया जाता है।

चित्र 4 में बाईं ओर दिखाया गया वर्तमान-पल्स अवधि वक्र परीक्षण की गई संबंधित पल्स अवधि के लिए अधिकतम अनुमेय शिखर धारा को दर्शाता है। परीक्षण की गई सीमा 0.5ms से 8ms तक फैली हुई है।

दोहरावदार स्पन्दों के लिए अधिकतम अनुमेय स्पंद धारा (चित्र 4) दूसरे वक्र में है। यह वक्र दोहराव वाले स्पन्दों के लिए अधिकतम शिखर धारा का एक सीमा मूल्य विचार है। वक्र निर्धारित करने के लिए 8ms की अधिकतम पल्स लंबाई का चयन किया गया था।

चित्र 4: पल्स अवधि और 8 एमएस पर पल्स की संख्या के एक फ़ंक्शन के रूप में वर्तमान का प्रतिनिधित्व

पल्स भार क्षमता

एसएमडी फेराइट्स की पल्स लोड क्षमता को प्रभावित करने वाले प्राथमिक कारक हैं:

• पल्स लंबाई टी, जो मानक के रूप में 0.5 एमएस से 8 एमएस तक परीक्षण से गुजरती है। पल्स जितनी लंबी होगी, अधिकतम पल्स भार क्षमता उतनी ही कम होगी।
• परीक्षण से गुजरने वाली दालों की संख्या 10 से 100,000 दालों तक होती है (चित्र 4)। जैसे-जैसे पल्स की संख्या बढ़ती है, अधिकतम अनुमेय पल्स भार क्षमता कम हो जाती है।
• विचार करने योग्य तीसरा कम करने वाला कारक तापमान है: जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, आर डीसी बढ़ता है, जिससे अधिकतम पल्स लोड में और कमी आती है।

इनमें से प्रत्येक इंटरलिंक्ड सिस्टम व्यक्तिगत पल्स के बीच अंतर्निहित ठहराव की निर्भरता के अधीन है। कम विराम समय के साथ इंटरलिंक्ड सिस्टम का विश्लेषण करने के लिए, प्रभावित करने वाले कारकों के तापमान को मापना आवश्यक है [T]नाड़ी दोहराव [n] और नाड़ी की लंबाई [t]. WE-MPSB श्रृंखला का उद्देश्य WE-CBF श्रृंखला की तुलना में प्रतिबाधा प्राप्त करना है।

हम- एमपीएसबी

जबकि WE-CBF घटक आमतौर पर रेटेड करंट से अधिक होने पर नष्ट हो जाते हैं, WE-MPSB घटकों को उच्च पल्स धाराओं (चित्रा 5) का सामना करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

चित्र 5: WE-MPSB श्रृंखला उच्च पल्स धारा वहन क्षमता के लिए है और इस प्रकार स्विच-ऑन प्रक्रिया के दौरान होने वाली वर्तमान चोटियों का सामना करती है।

चित्र 6 में दिखाए गए आकार 0805 में 600Ω प्रकारों के उदाहरण का उपयोग करते हुए, WE-MPSB श्रृंखला में उच्च रेटेड करंट है। यह कम प्रतिरोध के कारण है।

चित्र 6: WE-CBF और WE-MPSB 600 Ω प्रकार की प्रतिबाधा और रेटेड वर्तमान वहन क्षमता की तुलना

WE-MPSB श्रृंखला में WE-CBF श्रृंखला के तुलनीय घटक की तुलना में काफी अधिक पल्स लोड क्षमता है। चित्र 7 बाईं ओर WE-CBF 600Ω प्रकार की अधिकतम पल्स ऊंचाई दिखाता है। और दाईं ओर तुलनीय WE-MPSB 600 Ω प्रकार की अधिकतम पल्स ऊंचाई।

चित्र 7: WE-CBF और WE-MPSB श्रृंखला की पल्स लोड क्षमता की तुलना

WE-MPSB श्रृंखला उन सर्किटों की आवश्यकताओं के आधार पर विकसित की गई थी जो रेटेड करंट से अधिक अल्पकालिक पीक करंट वाले मल्टीलेयर फेराइट्स को लोड करते हैं। मौजूदा बहुपरत संरचनाओं की तुलना में, कम प्रतिरोधों के माध्यम से उच्च धारा वहन क्षमता प्राप्त करने के लिए परत संरचना को अनुकूलित किया गया है। यह WE-MPSB श्रृंखला को पल्स धाराओं वाले सर्किट में उपयोग के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाता है।

घटकों की विस्तृत श्रृंखला

5ए से ऊपर की धाराओं के लिए, पीसीबी लेआउट कंडक्टर ट्रैक की वर्तमान वहन क्षमता के लिए तेजी से महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। वुर्थ इलेक्ट्रॉनिक वर्तमान में इसके लिए डिज़ाइन युक्तियों पर काम कर रहा है।

देखें: एनआईएसटी ने उच्च तापमान फोटोनिक्स पैकेजिंग विकसित की है