Über uns

In der hart umkämpften Elektronikindustrie ist ein stabiles und zuverlässiges DC/DC-Leistungsmodul der Grundstein für die Marktpositionierung eines Endprodukts. Dennoch bestehen auf dem Weg zur Erreichung von „Stabilität und Zuverlässigkeit“ mehrere immaterielle Hindernisse, wobei Fragen der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) zu den häufigsten und größten Herausforderungen zählen. Kürzlich stieß ein langjähriger Kunde von Gujing während der Entwicklung seines neuen DC-DC-Stromversorgungsprodukts auf einen Engpass bei der Leitungsprüfung. Die Lösung dieses Problems unterstreicht einmal mehr den Kernwert von Gujing: Wir bieten nicht nur Induktoren, sondern auch Lösungen, die auf umfassendem technischen Know-how basieren.

Erster Erfolg: Standardauswahl erfüllt grundlegende Leistungsanforderungen

Bei dem Kundenprojekt handelte es sich um ein DC-DC-Leistungsmodul mit hohen Anforderungen an Effizienz und Stabilität. Während der ersten Entwurfsphase wählte der Kunde basierend auf den Schaltungsanforderungen unseren I-förmigen Gujing-Induktor in einem 0912-Gehäuse mit einem Induktivitätswert von 300 μH ±10 % und einem zwischen 0,398 und 0,405 Ω gesteuerten Gleichstromwiderstand (DCR).

Bei ersten Mustertests zeigte der Induktor eine hervorragende Grundleistung: Bei einem Strom von 1,1 A betrug die Induktivitätsschwankungsrate nur 11,5 %; Bei 1 A wurde der Temperaturanstieg auf 32,2 °C mit einer Variationsrate von 9,5 % kontrolliert. Am wichtigsten ist, dass der Induktor beim Betriebsstrom des Kundenstromkreises von 0,7 A einwandfrei funktionierte und alle Kennzahlen den Designerwartungen entsprachen. Alles schien reibungslos in Richtung Massenproduktion zu gehen.

Eine unerwartete Herausforderung: Eine Lücke von 5 dB bei den von EMC durchgeführten Emissionstests

Als das Projekt jedoch in die kritische Testphase der EMV-Zertifizierung eintrat, trat ein Problem auf. Die Stromversorgungsplatine des Kunden erfüllte bei den durchgeführten Emissionstests nicht den Standard. Eine weitere Analyse der Testdaten ergab, dass das Problem eindeutig im spezifischen 200-kHz-Frequenzband lag, wo die Testergebnisse um etwa 5 dB unter dem Standardgrenzwert lagen.

Diese scheinbar geringfügige Lücke von 5 dB war wie eine unüberwindbare Kluft – genug, um den gesamten Produkteinführungsplan zunichte zu machen. Das Nichtbestehen der durchgeführten Emissionsprüfung hatte zur Folge, dass die hochfrequenten Geräusche, die das Netzteil im Betrieb erzeugte, über Kabel in das Stromnetz zurückgespeist wurden und andere Geräte störten. Das technische Team des Kunden probierte verschiedene herkömmliche Optimierungsmethoden aus, jedoch mit geringem Erfolg.

Gujings Intervention: Von der „Bereitstellung von Komponenten“ zur „Systemdiagnose“

Als das technische Team von Gujing von den Herausforderungen des Kunden erfuhr, griff es schnell ein. Wir waren uns darüber im Klaren, dass EMV-Probleme – insbesondere solche, die in bestimmten Frequenzbändern auftreten – häufig eng mit den nichtlinearen Eigenschaften von Komponenten in Stromkreisen zusammenhängen. Als Kernkomponente für die Energiespeicherung und -filterung bestimmen die Frequenzeigenschaften des Kernmaterials eines Induktors direkt seine Rauschunterdrückungsleistung.

Durch intensive Kommunikation mit den Ingenieuren des Kunden haben wir zwei wichtige Informationen ermittelt: „Fehler bei der leitungsgeführten Immunität“ und das „200-kHz-Frequenzband“. Dadurch konnten wir schnell die Ursache des Problems identifizieren: das Magnetkernmaterial der ursprünglich ausgewählten Induktoren. Herkömmliche Ferritmaterialien weisen unter bestimmten Frequenz- und Strombedingungen Änderungen in der magnetischen Permeabilität auf, was zu einer verminderten Filterleistung und zu Rauschlecks bei bestimmten Frequenzen führt.

Gezielte Lösungen: Material-Upgrades und Leistungsoptimierung

Basierend auf dieser Bewertung schlug das technische Team von Gujiang eine gezielte Lösung vor: den Austausch des Induktorkernmaterials. Wir haben das Kernmaterial der KN1-Serie ausgewählt, das speziell zur Optimierung der EMI-Leistung im niedrigen bis mittleren Frequenzbereich entwickelt wurde, und umgehend Muster derselben Spezifikationen (0912-Gehäuse, 300 μH ±10 %) zur Validierung bereitgestellt.

Diese Materialänderung führte zu einer deutlichen Verbesserung der Leistungsparameter des Induktors:

Gleichstromwiderstand (DCR): Reduziert von ursprünglich 0,398–0,405 Ω auf 0,343–0,348 Ω, was dazu beiträgt, Leitungsverluste zu reduzieren und die Effizienz der Stromversorgung zu verbessern.

Stromeigenschaften: Bei einem Strom von 0,92 A beträgt die Induktivitätsschwankung 11,98 %; Bei 1,1 A beträgt der Temperaturanstieg 32,7 °C, obwohl die Änderungsrate zugenommen hat. Dies zeigt deutlich, dass das KN1-Material ein neues Gleichgewicht zwischen Frequenzgang und DC-Bias-Eigenschaften gefunden hat, das sich besser für die Unterdrückung von 200-kHz-Rauschen eignet.

Erfolgreiche Validierung: Eine Verbesserung um 4 dB und der endgültige Sieg

Nach Erhalt der neuen Muster führte der Kunde sofort Tests auf Platinenebene durch. Die Ergebnisse waren ermutigend: Der Austausch der Induktoren durch Komponenten aus KN1-Material verbesserte die leitungsgebundenen Emissionen der Stromversorgungsplatine im 200-kHz-Frequenzband erheblich und reduzierte sie im Vergleich zu zuvor um ganze 4 dB!

Diese entscheidende Verbesserung um 4 dB hat die EMV-Herausforderungen des Kunden erheblich gemildert. Anschließend tauschte das Team des Kunden, aufbauend auf dieser Grundlage und in Verbindung mit Layoutanpassungen auf Platinenebene, ein einzelnes Widerstandspaket aus, um die endgültige Feinabstimmung vorzunehmen. Letztendlich konnten sie das Problem der übermäßigen leitungsgebundenen Emissionen erfolgreich lösen und das Produkt bestand die Zertifizierung problemlos.

Zusammenfassung

In diesem Fall diente der Induktor selbst als „Medium“ zur Lösung des Problems, aber der wahre Wert liegt in Gujings Fähigkeit, Standardkomponenten tief in die spezifischen Anwendungsszenarien des Kunden zu integrieren, um maßgeschneiderte Lösungen bereitzustellen. Wir sind fest davon überzeugt, dass hinter jedem kleinen Induktor der Erfolg oder Misserfolg des Kundenprodukts liegt. Dies ist genau die Philosophie, die Gujing immer vertreten hat: „Der Induktor ist lediglich ein Produktmedium; die Lösung der verschiedenen Probleme, die auf der Platine auftreten, ist die Seele von Gujing.“