节能设备对于保护资源和保护环境至关重要。电子设备的效率越高，移动设备的电池寿命越长，并且大型工业和服务器设施中的能源需求就越低。电源极大地影响了节能设备的基础。虽然线性调节器过去是常用的电压调节器，但现代电源电路现在使用开关电源。处理器电压的持续降低导致了这一转变。几年前，切换到300 kHz的频率很常见，但是如今，基于GAN和SIC晶体管的现代切换调节器通常以MHz的频率运行。另一方面，切换损失，尤其是在此高频范围内存储电感器的损失是开关电源设计的关键方面。
除了能源效率外，增加的能源需求变得越来越重要。计算机变得越来越强大，这又需要更强大的电源。这意味着切换电源必须提供更高的电流，因此，功率电感器必须具有更大的电流携带能力。小型化的额外趋势使实现这种能力更加复杂。开关电源必须变得更小，更紧凑，同时在减少体积中传递相同甚至更高的功率。这增加了对电感器功率密度的需求。
为了满足这些要求，对铁合金的新材料混合物进行了持续的研究，以进一步减少高电流储存器中的材??料损失。 WE-MXGI系列是基于此开发的，将的功率密度和电流功能与的R DC和的自我损失相结合，这要归功于智能材料选择和制造技术。
电源设计人员得到了RedExpert 在线设计平台的支持，该平台允许以前所未有的精度确定DC和AC损失存储电感器的损失。这是通过测量支持的过程实现的，该过程比Steinmetz公式可以实现更准确的损失计算。
图像由Bodo的Power Systems 提供
WE-MXGI存储电感器概述
We-MXGI存储电感器是WürthElektronik在模制存储电感组中的线圈系列。在常规的铁氧体窒息中，铜线通常在芯子周围缠绕并焊接到端子上。外部屏蔽环组装在一起，并与内芯和绕组结合。与铁氧体的扼流圈不同，粉末由绕绕组围绕的创新铁合金组成，从而使We-MXGI高电感值以较小的形状为单位。独特的结构提供了自我屏蔽效果。
材料是温度稳定的，没有热老化的迹象，柔软的饱和行为和的饱和度在较宽的温度范围内漂移。它还具有较高的介电强度，可以使80 V的操作电压规范。对Würth如何定义操作电压的解释可以在应用程序注释ANP126中找到。将额外的保护层应用于表面，以使对环境影响和生锈形成具有抵抗力。
市场上的大多数模制电感器仍然包含焊接焊接的夹子。相反，WE-MXGI使用直接接触方法，通过将绕组直接连接到组件的连接板来消除焊接和焊接过程。通过消除夹子，优化了材料中的空间，从而允许更大的线圈直径和较厚的铜线使用。这导致绕组的直流电阻（R DC ）显着降低（图1）。
图1。WE -MXGI的直接接触方法可实现低RDC值。图像由Bodo的Power Systems [PDF]提供在应用程序中，线圈绕组的启动通常连接到开关调节器的开关节点，并且组件相应地标记。这减少了由绕组屏蔽的开关节点的耦合效果和干扰。由于基于圆线的WE-MXGI的优化电线几何形状，因此使这种屏蔽效果成为可能。通常在市场上发现的扁平电线的产品没有这种影响（图2）。
图2。 自屏蔽绕组和构造可确保EMC性能的提高。图像由Bodo的Power Systems 提供WE-MXGI系列有4 x 4 x 2mm和5 x 5 x 3mm的尺寸，并计划进行连续扩展（图3）。
图3。WE -MXGI电感器系列的可用大小和产品的概述。图像由Bodo的Power Systems提供存储电感器损失
存储电感器中的损失包括材料损失和绕组损失。损失机制在应用注释ANP031中详细介绍。下面提供了摘要。绕组损失可以分为直流损失，主要受绕组的直流电阻RDC（方程1）的影响，以及由皮肤和接近效应造成的AC绕组损失。
p = i 2 ·rdc（方程1）
有几种确定绕组的交流损失的方法。例如，道尔，费雷拉或南/沙利文方法。
可以通过简单的设置和相应损失的测量来确定现代开关调节器中损失的重要性。例如，使用了带有24 V的输入电压的雄鹿转换器。输出在8 A的电流时提供6 V的电压。开关频率为1 MHz。在图4所示的比较中，测量了We-MxGI 5030系列的2.2H电感器，并与类似尺寸的电感器进行了比较。显然，WE-MXGI的ACDC损失均低于竞争产品的ACDC损失。
图4。 与另一个线圈相比，AC和DC损耗组件的2.2 H线圈（WE-MXGI）具有24 V输入，6 V输出，6 V输出，8 A输出电流和1 MHz的开关频率。图像由Bodo的Power Systems [PDF]提供在切换调节器时，线圈是重要的组件之一。因此，准确确定损失和温度升高对于选择正确的组件至关重要。为了预测温度升高，必须首先准确确定交流损失。
一种方法是Steinmetz模型，该模型提供了可接受的近似值，特别是对于正弦激发和50％的占空比。
RedExpert中的AC损耗计算器包括 一个模型，以确定电感器中的总交流损耗。该模型基于从实时应用程序设置获得的经验数据，该设置将电感器的总损失分为AC和DC损失。
使用DC/DC转换器收集经验数据。将脉冲电压应用于电感器，并测量输入功率P并输出功率P输出。基于此，确定了p损耗= p in -p out ，并且将电感器P AC的系统损耗，直流损耗和AC损耗分开。该过程是针对各种参数设置进行测量的，例如磁通量的变化，开关频率，波纹电流等，并记录了所有数据。使用经验数据，创建了用于计算AC损耗的模型，这是测试条件的函数（公式2）。
p ac = f（i，freq，dc，k1，k2）（公式2）交流损失模型优势
AC损耗模型已得到了广泛的验证，并将其与现有模型和测量数据进行了比较。在大型占空比和频率范围内测量了各种材料的交流损失，例如We-Superflux，Iron Powder，Nizn，MnZN等，并与理论模型进行了测量（图5）。
经验数据基于DC/DC转换器
准确确定任何给定占空比的损失
准确的频率范围（10 kHz至10 MHz）
即使考虑到材料和绕组结构的变化
适用于具有多种材料的组件
确定铁粉和金属合金组件中的损失
对任何形状和绕组结构有效
包括交流绕组损失
该图显示了由Steinmetz功率方程（P ST），修改的Steinmetz方程（P MSE）和广义Steinmetz方程（P GSE）确定的损失。在RedExpert中，通过WürthAC损耗模型计算后标记了交流损耗。 “真实”代表测得的交流损失。
由各种Steinmetz模型计算出的MNZN和铁粉材料的AC损失，该占空比的占空比损失，该模型用RedExpert模拟，并在现实中进行了测量。图片使用了Bodo的电力系统 [PDF
