Introdução ao novo MP da TDK

A TDK tem um longo histórico de utilização de processos de revestimento de cobre para construir estruturas de bobinas metálicas usadas em indutores de potência e agora aproveitou essa tecnologia comprovada e madura e a aplicou em bobinas de energia sem fio. A série de indutores de potência TFM da TDK usou uma tecnologia semelhante de cobre de revestimento de alto aspecto (HAP) para aumentar a área da seção transversal do padrão da bobina para reduzir a resistência à corrente contínua (DCR). A partir desta vasta experiência, os processos de padronização e revestimento foram aprimorados a ponto de agora poderem ser usados ​​em bobinas de transmissão de energia (Tx) sem fio que tradicionalmente são necessárias para usar fio litz.

A bobina MP-A28 aprovada pela Qi consiste em 3 áreas principais inovadoras:

A capacidade de padronização da bobina flexível permite melhor controle e modelagem do campo magnético (H), concentrando assim o fluxo magnético (ɸ) onde otimiza o acoplamento magnético com o dispositivo Rx e a eficiência. A padronização permite que os “picos” e “vales” de eficiência de carregamento, típicos de estruturas de bobinas múltiplas, sejam reduzidos. A padronização também reduz/remove as áreas de baixa eficiência (“mortas”) ao redor das bordas da bobina completa.

O processo de revestimento da bobina é um processo aditivo onde o cobre é revestido em um local designado. Isso difere das placas de circuito impresso (PCBs) e/ou placas impressas flexíveis (FPCs), onde uma folha de cobre sólida é gravada e deixa apenas o padrão de cobre desejado como um processo subtrativo.

O “processo úmido” da blindagem usa material de ferrita Mn-Zn e é aplicado como uma “pasta” úmida a um filme transportador com uma espessura de 0,3 mm… embora possa ser tão fino quanto 0,1 mm. Depois de aplicada ao filme, a ferrita é sinterizada e pré-fissurada.

Para o padrão dominante de carregamento sem fio de baixa potência do Wireless Power Consortium, a maioria das bobinas de transmissão padrão (Tx) aprovadas têm sido historicamente baseadas em fios enrolados. Mais especificamente, foi utilizado fio litz. Este tipo de fio multifilar, com maior área superficial de cobre, é utilizado para reduzir perdas por efeito pelicular que contribuem para maior resistência à corrente alternada (ACR) na frequência de operação. Devido a esse fenômeno, a bobina padrão do MP-A28 também utiliza uma estrutura de empilhamento multicamadas patenteada para ajudar a mitigar as perdas de cobre CA.

A nova tecnologia de bobina padrão da TDK implementa vários novos processos de materiais e técnicas de construção para alcançar um amplo espectro de recursos e benefícios para o usuário final. Alguns dos principais benefícios são:

Fino – a espessura do revestimento de cobre rigidamente controlada, disponível de 5 um a 150 um, juntamente com uma blindagem de ferrite Mn-Zn de 0,3 mm de processo úmido, permite uma espessura total do conjunto da bobina de 0,76 mm para bobinas de transmissão compatíveis com MP-A28 15W Qi. Isso resulta em designs de carregadores mais finos e leves que utilizam o conjunto de bobina MP-A28.

Ter um padrão de bobina de cobre fino também traz um benefício no desempenho do sistema. O acoplamento magnético (K) é afetado pela distância física entre as blindagens magnéticas de transmissão (Tx) e recepção (Rx). Com o padrão de bobina ultrafino, isso faz com que a blindagem da bobina MP-A28 fique mais próxima da superfície de carga, mais próxima do dispositivo Rx, melhorando assim o acoplamento magnético e a eficiência.

Redução de peso – especialmente agora que os fabricantes de veículos eléctricos tentam aumentar a carga da bateria e a autonomia dos veículos, a redução de peso continua a ser um importante ponto de discussão. Com a bobina MP-A28 da TDK, a capacidade de finura do material de processo úmido/maior permeabilidade (µ') permite uma redução do peso da bobina Tx, mantendo ao mesmo tempo o desempenho de carga necessário.

Consistência dos parâmetros elétricos – A bobina MP-A28 usa um processo de fotomáscara/galvanoplastia, que produz bobinas de ar com menos de 0,5% de variação elétrica. A bobina MP-A28 também usa uma estrutura coplanar tanto para o padrão da bobina de cobre quanto para a blindagem de ferrite. Tudo isso garante que os valores de indutância (Ls) e resistência (Rs) da bobina completa não variem como acontece com as bobinas enroladas em fio. As bobinas de fio enrolado apresentam variação de espessura de isolamento, variações de enrolamento entre espiras em termos de coplanaridade e problemas de controle de tensão do fio durante o enrolamento, o que altera o comprimento magnético e o respectivo valor de Ls.