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【新品速递】车规级大电流电感VSBX系列高效提升汽车DC-DC转换器效率DC-DC转换器作为电动汽车动力系统中很重要的一部分，对转换效率和稳定性起到决定性的作用。其性能直接影响到汽车的能效、动力性能以及安全性。车载DC-DC转换器是将电动汽车动力电池组的高压直流电转换为恒定的12V、14V、28V或者48V低压直流电，既能给全车低压电气设备供电，又能给辅助蓄电池充电的转换装置。随着新能源汽车市场的不断扩大和技术的不断进步，为了节约电动汽车的整车空间， DC-DC转换器需要具备体积小、重量轻的特点，同时为了实现更高的能源利用率和整车安全，还需要DC-DC转换器具备高效率、高功率密度、高可靠性和高安全性等特点。1-汽车电子电气化对DC-DC转换器及功率电感的需求功率电感在DC-DC转换器中是一个关键元器件，它将一个直流电压转换成另一个直流电压，以满足汽车电气系统对电压的不同需求。同时电感起到了储存和释放能量的作用，有效平滑电流波动，提升DC-DC转换的稳定性。随着汽车电子的电气化发展对 DC-DC 转换器提出了更高功率密度，更高转换效率设计的需求，功率电感需要具备更高的饱和电流，更低的直流损耗和更强的抗干扰能力，并能在持续高温工作环境下保持电流和电压的稳定性，确保转换器和负载免受损害。2-车规级大电流电感VSBX系列科达嘉作为业界领先的大电流电感、一体成型电感专业制造商，针对汽车电子对功率电感的需求，推出了紧凑型车规级磁屏蔽大电流电感VSBX系列。VSBX系列目前开发了VSBX1050、VSBX1265、VSBX1809三个系列，尺寸为11.20*10.70*5.00mm,14.00*13.30*6.50mm,19.30*18.70*9.30mm。VSBX系列电感值范围0.72~28.00μH,DCR范围1.00~22.5mΩ,饱和电流8.50~62.00A，温升电流6.20~36.00A。表一：VSBX系列产品规格尺寸3-产品特点车规级大电流电感VSBX系列产品具有以下特点：01、优异的直流偏置能力，能承受更大的冲击电流VSBX系列采用高Bs磁芯材料设计，具备优秀的直流偏置能力，出色的抗饱和能力可以承受更大的冲击电流，确保转换器转换效率和负载免受损害。02、低直流损耗，承载更大的持续工作电流VSBX系列采用扁平线作为绕组，有效增加了磁芯窗口利用率，DCR得到明显降低，相比同尺寸功率电感降低了20-30%，有效降低了功率电感的直流损耗，提升转换效率，降低转换器的发热量。03、小体积、紧凑设计封装，满足高密度安装需求扁平线绕组减小了线圈匝间间隙，产品结构更加紧凑，适合各种需要高密度安装的方案设计需求。04、磁屏蔽结构，抗干扰能力强磁屏蔽结构设计，减少电感漏磁，降低电磁干扰，同时也降低转换器噪声。05、适用于宽温环境，高稳定性VSBX系列在100℃的高温条件下，电感值的变化量不超过2.0%，饱和电流变化率不超过3.0%。具备优秀的温度稳定性，可确保转换器在各种复杂的环境下保持工作的稳定和可靠。06、通过AEC-Q200实验认证，高可靠性VSBX系列通过AEC-Q200 G0标准测试，并能提供权威可靠性检测报告。产品可在-55℃~+150℃的工作温度下正常稳定运行，具有高可靠性能，适合车载应用。4-应用环境VSBX系列可广泛应用于DC-DC转换器、汽车车灯、LED驱动、汽车BMS系统、电机控制系统等大功率方案设计中。5-环保标准产品符合RoHS、REACH、无卤等环保要求。6-生产情况产品已批量生产，交期2-4周。

数字功放电感又称D类功放电感，主要应用于数字功放电路输出端滤波，应用领域包括汽车音响、专业高端音响、家庭影院等。众所周知，数字功放输出滤波主要是靠电感和电容组成的低通滤波电路来实现。为满足数字功放高音质、低失真设计需求，数字功放电感要具备低交流电阻、高饱和、低损耗、抗电磁干扰能力强等特点。大电流数字功放电感CPD2320S、3119SA为解决数字功放在高频应用下出现的发热、噪音、音质差等问题，大电流电感厂家科达嘉最新推出大电流数字功放电感CPD2320S、3119SA系列。产品采用利兹线线圈绕组+宽温低功耗磁芯材料设计，具有低AC损耗，寄生电容小，抗电磁干扰(EMI)性能强等特点，适用于宽频宽温环境。可用于高保真音频系统，如高端专业音响、发烧友级别的数字功放方案设计及应用。一、产品特点①低损耗，更宽的频率应用范围CPD2320S、CPD3119SA系列产品采用利兹线线圈绕组设计。在高频应用下，利兹线可以有效降低铜线肌肤效应带来的交流损耗。相较于科达嘉之前推出的CPD2320和3119系列产品，CPD2320S、3119SA系列在350KHz或更高工作频率情况下，总体损耗更低，具备更好的温度稳定性（产品表面温度降低可达20℃）。高保真的同时，具有更高的效率和更大的输出功率，满足数字功放的高音质设计需求。②高饱和电流，有效滤除尖峰杂波讯号CPD2320S、CPD3119SA系列磁芯采用宽温低损耗的锰锌铁氧体材质，具有极低的磁芯损耗，且饱和电流曲线具有良好线性度，同时，电气特性受温度影响小，不容易在高峰值电流情况下发生磁饱和，可以有效滤除尖峰杂波讯号。CPD2320S系列共有5种感量，电感值范围覆盖10.0μH至27μH,饱和电流最高可达40A。CPD3119SA系列也有5种感量可选，电感值范围覆盖10.0μH至33μH,饱和电流最高可达57A。CPD2320S系列电气特性CPD3119SA系列电气特性③磁屏蔽结构，抗电磁干扰能力强产品采用磁屏蔽结构设计，抗电磁干扰(EMI)性能强。④紧凑型封装设计，节省PCB占板面积CPD2320S、3119SA系列采用紧凑型封装设计，CPD2320S系列外形尺寸为22.3*21.5*14.5mm，PCB占板面积仅为23.5mm x 20.5mm；3119SA系列外形尺寸为31.0*19.0*33.0mm，PCB占板面积仅为31.5mm x 19.5mm，满足数字功放电路滤波电感对小体积、高功率密度设计需求。二、饱和温升电流曲线CPD2320S饱和电流曲线CPD2320S温升电流曲线CPD3119SA饱和电流曲线CPD3119SA温升电流曲线三、适用于高端音响方案设计及应用大电流数字功放电感CPD2320S 、CPD3119SA系列可应用于数字功放电路输出端滤波，应用领域包括专业舞台音响、家用高端音响、家庭影院等。在数字功放领域，为满足数字功放小体积、大功率、低失真的设计需求，科达嘉电子设计开发出了多个系列的数字功放电感，如：CPD、 CSD、CPE、CSAD等，并且已经成功应用到各D类大功率功放方案设计当中。四、应用环境工作温度：-40℃～+125℃(包含线圈发热)。五、环保标准产品符合RoHS，REACH，无卤等环保要求。六、可快速定制可以免费申请样品，拥有CNAS认可实验室的科达嘉电子，在功率电感研发20多年，可根据客户特殊需求快速批量生产、定制产品，可自主按照磁性元件产品验证标准进行测试和认证。

数字功放的效率远高于其他功放，综合使用效率可达80%以上。功放发热量少，器件工作温度低，使用寿命和可靠性相对其他功放都得到很大提升。数字功放采用高功率密度设计，具有体积小、重量轻、节能、省电等诸多优点。同时数字功放还是一款低失真、低噪声、更强抗干扰能力的放大器，广泛应用于汽车音响、会议系统、舞台音响、家庭影院等各个领域。电感在数字功放电路中的主要作用是和电容组成低通滤波器，抑制高频纹波，滤除杂波讯号。因此，要满足D类功放高效率、低温升、高保真、高可靠性、小体积的需求，对滤波电感的选型变得尤为关键。一、数字功放电感设计小尺寸：由于数字功放采用高功率密度设计，因此数字功放电感必须具备紧凑型的设计结构来实现小体积，满足高密度安装。低损耗：选择低损耗磁芯材质设计，能适用于高频宽温环境，减少数字功放设备的发热，减少损耗，提升输出效率。高饱和：优异的直流偏置能力，能够有效地抑制瞬态电流峰值，实现低失真，保障高品质音质输出。抗干扰性能：高功率密度设计，必然造成元器件高密度贴装，PCB走线以及元器件之间电磁干扰增强，因此数字功放电感还需具备优异的抗电磁干扰能力。高可靠性：数字功放通常会用于户外或汽车等领域，因此电感产品还要能适应高温、高机械振动等应用环境，能够在复杂的环境下稳定可靠运行。二、科达嘉数字功放电感方案作为一家拥有22年功率电感研制经验的专业电感企业，科达嘉先后开发了多个系列的数字功放专用电感，如：CSD、CPD、CPE、CSAD等，产品具有低损耗、高效率、大电流、宽频宽温等特点，已广泛应用到汽车音响、家庭影院、家用高端音响等各D类大功率功放方案设计当中。数字功放电感应用框图1.大电流数字功放电感CSD系列科达嘉大电流数字功放电感CSD系列采用低损耗磁芯材料和无氧铜线材实现低失真和高音质，低直流电阻，大电流；产品采用2合1结构，节省空间；磁屏蔽结构，抗电磁干扰(EMI)性能强。2.大电流数字功放电感CPD系列科达嘉大电流数字功放电感CPD系列采用低损耗磁芯材质和耐高温铜线，高电感值，大电流，能实现大功率输出，高音质。产品采用磁屏蔽结构，抗电磁干扰(EMI)性能强。3.大电流数字功放电感CPE系列科达嘉大电流数字功放电感CPE系列采用组立式2合1设计，有效节省空间；产品采用低损耗磁芯材料和耐高温铜线，小体积，大电流，低磁损，温升电流及饱和电流受环境条件影响小。4. 一体成型数字功放电感CSAD系列科达嘉一体成型数字功放电感CSAD系列采用低损耗特性的合金磁粉芯设计，具有优异的软饱和特性，能处理高瞬态电流峰值；2合1低耦合结构设计，节省安装面积，同时大幅提升信噪比，降低谐波失真。磁屏蔽结构，抗干扰能力强。

电感是汽车电子DC/DC转换器的核心元器件之一， 如何开发高可靠性、高品质、能满足汽车部件需求的一体成型电感是当前业界关心的热点话题。面对传统一体成型电感产品损耗大、内部容易开裂与分层、线圈倾斜变形等难题，科达嘉电子推出了低损耗、高可靠、耐高温车规级一体成型电感VSHB-T系列。VSHB-T系列通过T-core预成型与热压成型相结合的方式解决了线圈倾斜与变形，大幅提升磁粉成型密度，有效解决了影响品质的棘手问题。与传统电感相比，VSHB-T系列电感损耗更低，DCR下降了20~30%，工作温度范围达-55~165℃，产品广泛应用于汽车车灯、音箱、娱乐、车载终端(T-box)、高级驾驶辅助系统（ADAS）等汽车电子部件。科达嘉耐高温车规级一体成型电感VSHB-T系列Part1研发背景一体成型电感是将线圈绕组埋入金属软磁复合材料内部并压铸而成的一种电感，具有体积小、耐大电流、工作频率范围广、抗直流偏置特性好、磁屏蔽性能好等特性，应用前景广阔。粉末成型是将点焊半成品、成品粉经过模具一体成型（其他命名：模压成型）为所需产品尺寸，该工序为一体成型电感制备的关键工序，直接影响产品外形尺寸、电气特性等，同时也是评价粉材、点焊半成品的重要工序。然而，目前一体成型电感主要的生产方法是冷压成型（室温25℃），压力往往在5.0~9.0T/cm2，为达到特定的磁粉密度、特性要求，线圈的倾斜/变形三者之间的矛盾一直无法有效平衡。其他方式如：温压成型（50~100℃）、热压成型（100℃以上）由于对磁粉特性要求比较高而未广泛应用。如何提高磁粉的成型密度，减少线圈倾斜与变形，提升电感性能，是科达嘉研发工程师重点攻克的技术难题。通过多年的探索与研究，科达嘉车规级一体成型耐高温VSHB-T系列通过工艺创新解决线圈倾斜/变形、产品内部容易开裂等问题，极大提升了电感可靠性及电源效率，获得业界广泛关注，多次获得行业媒体颁发的“创新产品奖”。Part2 产品特征■磁屏蔽结构，抗电磁干扰能力强■T-core固定线圈中柱，无线圈倾斜现象■低压力热成型，线圈变形量小■抗机械冲击和振动性能强，可达10G■低损耗合金粉，低DCR，电源效率高3Part3 产品结构VSHB-T系列采用低损耗合金粉，通过T-core预成型与热压成型相结合的方式有效解决线圈受压倾斜、变形问题；底部采用宽端子及内部掩埋设计，抗机械冲击和振动性能强。VSHB-T系列分解图Part4产品详情VSHB-T系列目前有两个型号：VSHB0754T、VSHB1054T。产品尺寸分别为7.70Ｘ7.40Ｘ5.20mm和10.85Ｘ10.20Ｘ5.20mm，电感值范围为1.00~100.00μH，饱和电流最高为28.5A。Part5技术创新与产品优势1、低DCR，与传统电感相比，DCR下降20%~30%DCR、饱和特性、损耗是衡量电感特性的关键参数。VSHB-T系列采用低损耗合金粉末自主研制电感磁芯，具有低DCR、高饱和电流等特点，极大地降低了电感损耗，提升了电源转换效率。VSHB-T系列DCR、饱和电流、电感损耗与传统电感产品的对比走势情况如下图。图１ DCR对比图２ 饱和电流曲线对比图３ 电感损耗对比２、创新的T-core预成型及热压成型工艺，提高产品可靠性VSHB-T系列通过中柱预成型与热压成型工艺解决了行业中普遍存在的产品内部开裂与分层，线圈倾斜与变形等技术难点，有效消除层间短路风险，产品一致性更好。同时对冷热冲击、机械冲击和振动等有很强的抵抗能力。技术创新亮点及产品内部结构对比请参见表1。表1：VSHB-T系列创新技术点３、耐高温，适用于汽车电子等复杂环境VSHB-T系列产品工作温度范围为-55℃～+165℃，达到行业最高水平，在极高温环境下仍能保持优良的电气性能，满足汽车电子领域复杂环境应用需求。Part6产品应用VSHB-T系列电感可广泛应用于智能座舱、高级辅助驾驶系统、中央控制单元、车灯驱动模块、BMS、T-BOX等各类汽车电子应用领域。汽车车灯应用实例科达嘉车规级电感在通过IATF16949汽车质量管理体系认证的现代化生产车间生产，公司拥有CNAS认可的实验室，可根据 AEC-Q200 标准进行可靠性测试。科达嘉拥有电感磁芯和线圈等核心材料自主研制能力，经验丰富的产品开发团队可为客户快速定制车规级电感产品。

科达嘉车规级电感器助力汽车车灯产品创新 有效提升驾驶体验与行车安全 车灯是汽车最重要的零部件之一，随着LED照明技术的发展及性能的提升，以及汽车用户对车灯更安全照明环境的追求，汽车车灯在安全和体验方面都提供了更多功能。除了传统的照明作用，很多新车型的车灯系统还具备自动开启，高度和亮度自动调节，随动转向及远近光自动切换等功能，有效提升了驾驶体验与行车安全。 汽车车灯包括前照灯、雾灯、倒车灯等等，其中前大灯是汽车夜间行驶时非常重要的照明部件，汽车设计通常采用同一控制电路来驱动所有前大灯功能，例如：近光灯、远光灯、日间行车灯和弯道照明等。 LED车灯驱动电源DC-DC变换器的VRM电路中使用了很多功率电感。由于汽车电子复杂的应用环境，电感产品需要耐大电流、耐高低温、抗机械振动和冲击，并需要具备紧凑型设计、更低的损耗和更好的直流偏置特性等特征。车灯驱动电源对电感的需求耐高低温：汽车车灯电路板处于一个封闭的安装空间，散热条件不好。靠近车大灯部位温度很高，电感需能经受住高达100℃左右的高温考验，一些传统的卤素灯和氙气灯的工作温度会更高。另外，一些极寒地区的温度低于-40℃，电感还要能经受住低温环境的考验。耐大电流：汽车车灯的电子电路属于大功率设计方案，电感必须在高瞬态峰值电流情况下保持足够的电感值，以保障电路的正常工作。同时还需要长时间承受持续大电流输出，保持电 感表面温升不超出规定值，这样可以避免因长期温度过高影响电感寿命或烧坏电感，造成车灯故障。低损耗：汽车车灯方案设计的工作频率相对较高，电感采用低损耗磁芯材质，能够有效降低高频磁芯损耗，减少车灯发热量，实现节能环保，提升输出效率。高可靠：汽车作为一种交通工具，在各种环境下运行都需要能保持良好的性能，如恶劣气候、高低温差、高振动等。因此对电子元器件使用的材料特性、产品结构、生产工艺等要求很高，电感产品不但要能抗冲击和抗机械振动，还要在高低温环境下保持良好的电气性能。抗干扰：车灯部位PCB板占用安装空间有限，元器件需要高密度安装，这必然导致各种电磁干扰问题出现。采用磁屏蔽结构设计可以提升电感的屏蔽效果，有效降低电磁干扰。汽车LED灯驱动模块电感应用框图车灯驱动电源电感解决方案 针对汽车车灯的应用需求，科达嘉与汽车电子工程师紧密合作，自主研发设计了耐高温、耐大电流、低损耗、高可靠的车规级一体成型电感VSHB、VSHB-T、VSAB、VSEB-H系列。 科达嘉车规级一体成型电感采用低损耗的合金粉末压铸成型，在同尺寸情况下具有功耗最小、直流阻抗最低的特点。合金粉芯具有高Bm值的优势，使得产品具有更加优秀的直流偏置能力。产品采用全磁屏蔽结构，抗电磁干扰能力强；线圈和磁芯紧密结合的特点可以有效避免噪音的发生，耐高强度机械冲击和振动。此外，小体积封装尺寸设计适合高密度安装。 科达嘉车规级一体成型电感均已通过AEC-Q200 Grade 0可靠性测试，有非常出色的可靠性，确保产品在复杂环境下长期稳定运行。1、车规级一体成型电感VSHB系列 科达嘉车规级一体成型电感VSHB系列采用低损耗的合金粉末压铸而成，具有低损耗、高效率、应用频率宽等特点。工作温度为-55℃ ～ +155℃。2、车规级一体成型电感VSHB-T系列 科达嘉车规级一体成型电感VSHB-T系列采用冷热压两次成型工艺以及T-Core磁芯结构设计，有效降低磁芯损耗，减少短路风险。创新的T-core磁芯结构，电感线圈不易变形和倾斜，保证电感电气性能的可靠性及一致性。该系列产品工作温度范围为-55℃～+165℃，达到行业最高水平。3、一体成型电感VSAB系列 车规级一体成型电感VSAB系列采用一体成型结构，超低蜂鸣噪音。特定混合粉材设计，耐电压能力突出。磁屏蔽结构，抗电磁干扰能力强。轻薄型设计可节省安装空间，适合高密度贴装。工作温度范围为-55℃～+155℃。4、车规级一体成型电感VSEB-H系列 车规级一体成型电感VSEB-H系列采用热压一体成型工艺以及T-Core磁芯结构。具有低损耗、应用频率宽、高可靠性、高工作电流等特性。轻薄型设计，节省空间。工作温度范围为-55℃～+155℃。更多车规级电感解决方案 针对汽车电子应用，科达嘉电子还自主研发了车规级大电流电感VSRU27、车规级磁棒电感VRKL0740等多个系列，车规级电感器广泛应用于智能座舱、高级辅助驾驶系统、中央控制单元、车灯驱动模块、车载娱乐音响、BMS、T-BOX等各类汽车电子。

科达嘉|应用于英飞凌5KW数字功放参考设计的大电流数字功放电感 随着数字功放（Class D放大器）技术的快速发展，大功率、多声道、高性能功放系统在汽车音响、专业音响、家庭影院中广泛应用。相较于传统的甲类（A类）放大器和甲乙类（AB类）放大器，数字功放具备高开关频率、高效率、大功率等优势，开关频率大于300KHZ，效率可达80%以上。 数字功放能够保持良好的音频性能并且提供更加精细的功率控制和误差校正，让用户得到更好的音乐体验。但是，数字功放的设计也会面临较大挑战，如何设计高性能、高线性度、低失真的Class D电感成为各大电感厂商努力追求的目标。另外，数字功放在高频应用下可能会出现噪声干扰和发热问题，采用低损耗的磁芯材料和电感线圈设计，有利于降低交流损耗，减少发热，减少数字功放噪音，提升音频系统品质。一、产品概述 为解决数字功放在高频应用下的噪声干扰和发热问题，科达嘉先后推出了大电流数字功放电感CPD2320S、CPD3119SA、CPD3122SA等多个系列。该系列电感采用宽温低功耗磁芯材料和利兹线线圈绕组，具有低AC损耗，寄生电容小，抗电磁干扰(EMI)性能强等特点，适用于宽频宽温环境。 其中，CPD3122SA系列已被成功应用于英飞凌REF_IRS2461S_5KW数字功放参考设计方案中。CPD3122SA电感值为8.20μH，DCR 为4.25mΩ，饱和电流可高达72A，可用于高保真音频系统，如专业音响、汽车音响、发烧友级别的数字功放方案设计。大电流数字功放电感CPD3122SA系列二、产品特点1、低损耗、高效率 数字功放电路属于高功率密度方案设计，输出效率的高低关系到功放设计的品质。由于数字功放小体积，大功率的特点，整体散热面积相对较小，在大电流的设计需求下，磁芯损耗相比其他电路拓扑要大。因此，采用低损耗的磁芯材质设计电感，降低磁芯损耗，可减少磁芯发热量，提升整机的输出效率很有必要。 科达嘉大电流数字功放电感CPD3122SA系列采用宽温低损耗的锰锌铁氧体材质，具有极低的磁芯损耗。同时，电感采用利兹线线圈绕组设计，在高频应用下有效降低铜线肌肤效应带来的交流损耗，具有更好的温度稳定性、更高的输出效率。2、宽频宽温，良好的线性度 高温环境下，电感表面温度变化会导致电流线性度和频率线性度变化，进而影响数字功放的滤波性能，引起音频系统级性能降级。要确保功放高品质音质输出，滤波电感需要满足宽频宽温的特性。 另外，电感值在大电流的应用条件下会有不同程度的衰减，这样会影响电感电流线性度。试验证明，电感值衰减过大的时候，失真度会随之增加。因此具有良好的电流线性度（电感的直流偏置能力）的电感器才能使输出音质得到明显提升。 科达嘉大电流数字功放电感CPD3122SA通过材料选择、设计和工艺创新，在高频高温环境下仍然保持稳定的电流线性，保障高音质输出。3、持续大电流工作性能 电感表面温度主要来自磁芯损耗和线圈铜损。通常工程师在设计电感的时候要根据应用端的需求，平衡磁芯损耗和线圈损耗的占比，合理设计线圈结构和磁芯气隙，将损耗设计在控制范围以内。 科达嘉研发团队通过结构的创新设计，工艺的优化升级，针对不同的应用场景科学合理选材，最大限度使电感磁损在可控范围内的前提下，降低线圈的直流损耗、涡流损耗，保障电感在持续大电流工作环境下的优秀电气性能。CPD3122SA电气特性受温度影响小，工作温度为：-40℃～ +125 ℃，具有优秀的抗饱和能力。电气特性如下：CPD3122SA-8R2饱和电流曲线CPD3122SA-8R2温升电流曲线4、抗电磁干扰能力强 数字功放属于小体积、高功率密度设计，高密度安装必然带来EMC问题，科达嘉数字功放电感CPD3122SA采用磁屏蔽结构设计，抗电磁干扰(EMI)性能强。三、方案设计及应用 大电流数字功放电感CPD3122SA系列可应用于数字功放电路输出端滤波，已被成功应用于英飞凌功率放大器REF_IRS2461S_5KW参考设计中，REF_IRS2461S_5KW功率放大器参考设计适用于汽车音响或大功率音频系统应用。 电感器的电感量随负载电流偏置而变化，这会导致音频输出失真。磁芯饱和会显著增加电感器纹波，从而立即触发过流保护，因此需要使用饱和点高于峰值负载电流的电感器。在REF_IRS2461S_5KW参考设计中综合考虑到电感器在温升条件下的IRMS额定值（1/8额定功率和最大负载电流的峰值电流），以及ISAT（>52A）和IRMS（>36A）额定值，采取了两个8.2µH电感器CPD3122SA-8R2M进行串列设计，具体如下：1、原理图：英飞凌REF_IRS2461S_5KW原理图功率 vs. THD+N @4Ω负载测试2Ω、4Ω 和 8Ω负载下频率响应测试2、测试结论 英飞择科达嘉CP凌REF_IRS2461S_5KW参考设计方案选D3122SA-8R2M进行输出滤波，输出电感的电阻相对较小，和电容器相对于负载电流和电压的线性度较高。数字功放在具备高保真的同时,也具备了更高的效率和更大的输出功率。四、更多数字功放电感 为满足数字功放小体积、大功率、低失真的设计需求，科达嘉电子设计开发了多个系列的数字功放电感，如：CPD、CSD、CPE、CSAD等，并有多个电感产品被应用于英飞凌数字功放参考设计中。科达嘉数字功放电感应用于英飞凌参考设计 科达嘉电子专注功率电感研发22年，可根据客户特殊需求快速定制产品。公司拥有CNAS认可的实验室，可自主按照磁性元件产品验证标准进行测试和认证。

汽车电子在汽车中的广泛应用为驾驶员提供了先进的驾驶辅助、智能驾驶体验和安全保证。随着汽车的智能化程度越来越高，对各种电子系统的稳定性和可靠性要求也越来越高，这就对电子元器件提出了更高的要求，需要使用更大电流、更小体积和更低损耗的电感元件，并经过严苛的测试认证，以满足汽车电子的稳定可靠运行。 科达嘉电子为满足汽车电子应用需求，推出了高可靠车规级热压一体成型电感VSEB-H系列，产品严格按照APQP开发程序，同时在IATF16949认证的质量管理体系下生产制造，并通过AEC-Q200标准最高级别Grade 0可靠性验证。一、产品特性低损耗、高工作电流，应用频率宽 车规级一体成型电感VSEB-H系列采用低损耗合金粉末热压而成，低阻抗，寄生电容小。同时具有低损耗、应用频率宽、高可靠性、高工作电流等特性。目前已开发0430、0530、0630、0730、0850五种尺寸，电感值从0.47μH~22.0μH，饱和电流为5.6A~18.2A 。二、结构特性T-core磁芯结构，提高产品性能及可靠性 车规级热压一体成型电感VSEB-H系列采用独特的T-core结构设计，提高产品电气性能及可靠性、一致性；轻薄型设计，节省空间；采用扁平线圈绕组和底部端子设计，具有超低直流电阻，结构坚实牢固；磁屏蔽结构，具有良好的抗电磁干扰能力。VSEB-H系列适合高密度安装，满足模块化、小型化方案的设计需求。三、产品应用抗冷热冲击和机械振动，可长期在高频和高温环境下稳定工作 车规级一体成型电感VSEB-H系列的工作温度范围为-55~155℃；产品具有抗冷热冲击、抗机械冲击和抗振动特性，可长期在高频和高温环境下稳定工作，适用于车载音响娱乐、导航、车灯、辅助驾驶系统（ADAS)、车载充电机OBC、BMS系统等领域。更多车规级电感解决方案 除了VSEB-H系列，科达嘉电子还自主研发推出了车规级大电流电感VSRU27系列、车规级一体成型电感VSAB、VSHB、VSHB-T，以及车规级磁棒电感VRKL0740等多个系列的电感产品，并且已经广泛应用于多个汽车客户制造项目中。 值得关注的是，科达嘉电感产品核心材料自主研制，可按照客户需求和不同应用场景快速定制，强大的产品定制开发能力获得了汽车电子领域用户认可。科达嘉电子以高品质的电感产品与服务，助力新一代汽车的安全、环保、智能化发展。

1.IGBT是什么？IGBT，绝缘栅双极型晶体管，是由（BJT）双极型三极管和绝缘栅型场效应管（MOS）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有（MOSFET）金氧半场效晶体管的高输入阻抗和电力晶体管（GTR）的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；（因为Vbe=0.7V,而Ic可以很大（跟PN结材料和厚度有关））MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。（因为MOS管有Rds，如果Ids比较大，就会导致Vds很大）IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。IGBT最主要的作用就是把高压直流变为交流，以及变频。（所以用在电动车上比较多）2.IGBT的工作原理忽略复杂的半导体物理推导过程，下面是简化后的工作原理。IGBT有N沟道型和P沟道型两种，主流的N沟道IGBT的电路图符号及其等效电路如下：所以整个过程就很简单：当栅极G为高电平时，NMOS导通，所以PNP的CE也导通，电流从CE流过。当栅极G为低电平时，NMOS截止，所以PNP的CE截止，没有电流流过。IGBT与MOSFET不同，内部没有寄生的反向二极管，因此在实际使用中(感性负载)需要搭配适当的快恢复二极管。3.IGBT的优缺点优点：1、具有更高的电压和电流处理能力。2、极高的输入阻抗。3、可以使用非常低的电压切换非常高的电流。4、电压控制装置，即它没有输入电流和低输入损耗。5、栅极驱动电路简单且便宜，降低了栅极驱动的要求6、通过施加正电压可以很容易地打开它，通过施加零电压或稍微负电压可以很容易地关闭它。7、具有非常低的导通电阻。8、具有高电流密度，使其能够具有更小的芯片尺寸。9、具有比 BJT 和 MOS 管更高的功率增益。10、具有比 BJT 更高的开关速度。11、可以使用低控制电压切换高电流电平。12、双极性质，增强了传导性。13、安全可靠。缺点：1、开关速度低于MOS管。2、因为是单向的，在没有附加电路的情况下无法处理AC波形。3、不能阻挡更高的反向电压。4、比 BJT 和MOS管价格更高。5、类似于晶闸管的P-N-P-N结构，因此它存在锁存问题4.IGBT的主要参数（1）集电极-发射极额定电压UCES是IGBT在截止状态下集电极与发射极之间能够承受的[敏感词]电压，一般UCES小于或等于器件的雪崩击穿电压。（2）栅极-发射极额定电压UGE是IGBT栅极与发射极之间允许施加的电压，通常为20V。栅极的电压信号控制IGBT的导通和关断，其电压不可超过UGE。（3）集电极额定电流IC是IGBT在饱和导通状态下，允许持续通过的电流。（4）集电极-发射极饱和电压UCE是IGBT在饱和导通状态下，集电极与发射极之间的电压降。该值越小，则管子的功率损耗越小。（5）开关频率在IGBT的使用说明书中，开关频率是以开通时间tON、下降时间t1和关断时间tOFF给出的，根据这些参数可估算出IGBT的开关频率，一般可达30～40kHz。在变频器中，实际使用的载波频率大多在15kHz以下。5.IGBT的静态特性曲线IGBT静态特性曲线包括转移特性曲线和输出特性曲线：其中左侧用于表示IC-VGE关系的曲线叫做转移特性曲线，右侧表示IC-VCE关系的曲线叫做输出特性曲线。（1）转移特性曲线IGBT的转移特性曲线是指输出集电极电流IC与栅极-发射极电压VGE之间的关系曲线。为了便于理解，这里我们可通过分析MOSFET来理解IGBT的转移特性。当VGS=0V时，源极S和漏极D之间相当于存在两个背靠背的pn结，因此不论漏极-源极电压VDS之间加多大或什么极性的电压，总有一个pn结处于反偏状态，漏、源极间没有导电沟道，器件无法导通，漏极电流ID为N+PN+管的漏电流，接近于0。当0<vgs<vgs（th）时< span="">，栅极电压增加，栅极G和衬底p间的绝缘层中产生电场，使得少量电子聚集在栅氧下表面，但由于数量有限，沟道电阻仍然很大，无法形成有效沟道，漏极电流ID仍然约为0。当VGS≥VGS（th）时，栅极G和衬底p间电场增强，可吸引更多的电子，使得衬底P区反型，沟道形成，漏极和源极之间电阻大大降低。此时，如果漏源之间施加一偏置电压，MOSFET会进入导通状态。在大部分漏极电流范围内ID与VGS成线性关系，如下图所示。这里MOSFET的栅源电压VGS类似于IGBT的栅射电压VGE，漏极电流ID类似于IGBT的集电极电流IC。IGBT中，当VGE≥VGE（th）时，IGBT表面形成沟道，器件导通。（2）输出特性曲线IGBT的输出特性通常表示的是以栅极-发射极电压VGE为参变量时，漏极电流IC和集电极-发射极电压VCE之间的关系曲线。由于IGBT可等效理解为MOSFET和PNP的复合结构，它的输出特性曲线与MOSFET强相关，因此这里我们依旧以MOSFET为例来讲解其输出特性。其中当VDS>0且较小时，ID随着VDS的增大而增大，这部分区域在MOSFET中称为可变电阻区，在IGBT中称为非饱和区；当VDS继续增大，ID-VDS的斜率逐渐减小为0时，该部分区域在MOSFET中称为恒流区，在IGBT中称为饱和区；当VDS增加到雪崩击穿时，该区域在MOSFET和IGBT中都称为击穿区。IGBT的栅极-发射极电压VGE类似于MOSFET的栅极-源极电压VGS，集电极电流IC类似于漏极电流ID，集电极-发射极电压VCE类似于漏源电压VDS。MOSFET与IGBT在线性区之间存在差异（红框所标位置）。这主要是由于IGBT在导通初期，发射极P+/N-结需要约为0.7V的电压降使得该结从零偏转变为正偏所导致的。6.IGBT如何选型（1）IGBT额定电压的选择三相380V输入电压经过整流和滤波后，直流母线电压的[敏感词]值：在开关工作的条件下，IGBT的额定电压一般要求高于直流母线电压的两倍，根据IGBT规格的电压等级，选择1200V电压等级的IGBT。（2）IGBT额定电流的选择以30kW变频器为例，负载电流约为79A，由于负载电气启动或加速时，电流过载，一般要求1分钟的时间内，承受1.5倍的过流，择[敏感词]负载电流约为119A ，建议选择150A电流等级的IGBT。（3）IGBT开关参数的选择变频器的开关频率一般小于10kHZ，而在实际工作的过程中，IGBT的通态损耗所占比重比较大，建议选择低通态型IGBT。（4）影响IGBT可靠性因素（1）栅电压IGBT工作时，必须有正向栅电压，常用的栅驱动电压值为15～187，[敏感词]用到20V， 而棚电压与栅极电阻Rg有很大关系，在设计IGBT驱动电路时， 参考IGBTDatasheet中的额定Rg值，设计合适驱动参数，保证合理正向栅电压。因为IGBT的工作状态与正向棚电压有很大关系，正向栅电压越高，开通损耗越小，正向压降也咯小。在桥式电路和大功率应用情况下，为了避免干扰，在IGBT关断时，栅极加负电压，一般在-5- 15V，保证IGBT的关断，避免Miller效应影响。（2）Miller效应为了降低Miller效应的影响，在IGBT栅驱动电路中采用改进措施：(1)开通和关断采用不同栅电阻Rg,ON和Rg,off，确保IGBT的有效开通和关断;(2)栅源间加电容c，对Miller效应产生的电压进行能量泄放;(3)关断时加负栅压。在实际设计中，采用三者合理组合，对改进Mille r效应的效果更佳。7.IGBT的应用（IGBT最主要的作用就是高压直流转交流，以及变频）1、新能源汽车IGBT是电动汽车及充电桩等设备的核心技术部件，在电动汽车中发挥着至关重要的作用，主要作用于电动车汽车的充电桩、电动控制系统以及车载空调控制系统。（1）电动控制系统作用于大功率直流/交流(DC/AC)逆变后汽车电机的驱动；（2）车载空调控制系统作用于小功率直流/交流(DC/AC)的逆变；（3）充电桩智能充电桩中被作为开关元件使用；2、智能电网智能电网的发电端、输电端、变电端及用电端均需使用IGBT。（1）发电端风力发电、光伏发电中的整流器和逆变器都需使用IGBT。（2）输电端特高压直流输电中FACTS柔性输电技术需大量使用IGBT。（3）变电端IGBT是电力电子变压器的关键器件。（4）用电端家用白电、 微波炉、LED照明驱动等都对IGBT有大量的需求。3、轨道交通众所周知，交流传动技术是现代轨道交通的核心技术之一，在交流传动系统中牵引变流器是关键部件，而IGBT又是牵引变流器最核心的器件之一，可以说该器件已成为轨道交通车辆牵引变流器和各种辅助变流器的主流电力电子器件。

近期，特斯拉宣布将大砍碳化硅用量75%的消息冲上了热搜。这一消息，也让业内对于碳化硅究竟能否替代IGBT在新能源汽车中的地位，产生了怀疑。曾被“捧上天”的碳化硅是否真的要“跌落神坛”？碳化硅在新能源汽车领域究竟有没有替代IGBT的能力？在这场“代际”之争中，谁会是真正的赢家？碳化硅“动摇”IGBT地位在2018年特斯拉将碳化硅应用到其Model 3车型中以前，新能源车中一直使用的功率IC是IGBT。彼时，IGBT是新能源车电控系统的核心组成部分，被誉为新能源车的“心脏”。但随着特斯拉用48颗碳化硅芯片取代原有的84颗IGBT后，碳化硅在新能源车中的应用加速，随着800V高压的到来，IGBT在新能源车中的核心地位开始被动摇。据Qorvo高级现场支持工程师周虎介绍，碳化硅之所以在新能源汽车中更被看好，源于其独有的技术特性。碳化硅器件导通后的特性类似于电阻，且导通阻抗相比硅基IGBT更低，其损耗模型为P=I2*R，在较小功率或较小电流应用中，其损耗小于IGBT，因此碳化硅的这一优点更符合小型轿车的应用场景。而且碳化硅的热传递性非常好，且绝缘能力强，这些特性非常适合高功率的应用。除此之外，碳化硅器件的开关频率可以做得更高，有利于减小磁性器件的匝数并减小体积，也有利于减小滤波电容和母线电容的用量。可以帮助客户减小系统尺寸并减少成本，提高功率密度。数据来源：网络整理目前，业界为了兼容全级别车型快充功能开始推动800V电气架构，以实现在功率相同的情况下，通过抬高电池电压，减少流过的电流，减少发热损耗，以提高汽车的续航里程。中国科学院半导体所教授级高级工程师钮应喜介绍，750V以下的应用场景中，硅基IGBT和碳化硅功率器件性能差距不大，二者存在的竞争主要来自成本。但由于IGBT在高压场景中性能会下降很多，800V高压的应用场景成为适用高电压环境碳化硅的主要“秀场”，大大动摇了IGBT的地位。碳化硅上车是“大胆且冒险的操作”然而，碳化硅“上车”看似动摇了IGBT的地位，同时也是一个大胆且冒险的操作，从某种意义上而言，碳化硅在短时间内很难撼动IGBT的“江湖地位”。复旦大学工程与应用技术研究院研究员雷光寅表示，碳化硅作为新技术，从零到一的阶段需要一段时间的磨合期。虽然，特斯拉在2018年便在新能源汽车中采用了碳化硅，但实际上“这是一个非常大胆且冒险的操作”。此前，多方预测显示，碳化硅技术将于2025年左右才能达到上车标准，而特斯拉却将这一时间大大提前。“这是由于特斯拉并非传统车企，而是一家科技公司。采用碳化硅上车的方式来提升公司的科技感，从而市值提升，是一个[敏感词]且大胆的方案，但真正的车企并不能将特斯拉作为一个典型的案例来学习。”雷光寅表示。尽管距离碳化硅上车已经历4年，但如今达到车规级标准的碳化硅没有多少，且仍需要一定时间磨合才可大规模达到车规级标准。成本的制约使碳化硅技术往往只能用在出货量较小的高端车型中。雷光寅向《中国电子报》记者表示：“虽然碳化硅本身价格相比较于硅IGBT相对便宜，但是新材料、新技术往往需要更多的宣传力度，这部分额外成本也会增加碳化硅新能源汽车自身的成本。相比较于常规车型而言，高端车型有议价优势，因此高端车型中采用碳化硅的比例会更高。其次，碳化硅新能源汽车属于新技术，在前期的发展过程中需要有磨合期，在这过程中会出现一些问题。而高端车型体量较小，若出现问题进行召回损失也比较小。以上两点原因也导致了现阶段碳化硅在新能源汽车领域难以大规模普及，短时间内也难以替代IGBT的‘江湖地位’。”周虎表示，不少碳化硅企业开始尝试通过增加晶圆面积来解决碳化硅成本方面的痛点，将传统的4英寸或6英寸晶圆提升至8英寸甚至未来12英寸的晶圆。这是由于不同晶圆面积的切割成本相似，在大尺寸的晶圆上能够切割出更多的die片，从而可以有效降低die片单位成本。但是，在提升晶圆面积的同时，如何保证良率是目前需要解决的挑战，目前良率相对稳定的依旧是6英寸及以下的晶圆。此外，800V高压作为碳化硅的主要“秀场”，在实施过程中也面临着很多挑战。周虎表示，800V高压在实施的过程中，需要注意以下潜在安全风险：首先，电压提升至800V对于汽车“三电”系统的安全性也带来了很多挑战，空调压缩机、DCDC直流变换器、OBC车载充电机等各项应用场景必须能满足在800V高电压平台上的安全工作。其次，随着电压的提升，平台的绝缘问题也需要加强，否则会发生漏电的情况。最后，由于高电压是通过很多电池串联实现的，在高压及大电流工作环境下如何保证电池的安全，如何合理计算电池整体的续航里程并保证电池的使用寿命也需要更多关注。代际之争没有赢家事实上，在这场“代际”之争中，没有[敏感词]的赢家。未来，二者在新能源汽车市场中的合作关系远远大于竞争关系。据了解，特斯拉将碳化硅用量砍掉75%，并不意味着这部分的应用将完全放弃碳化硅，而是采用碳化硅+IGBT的组合方式，这一方式也被视为[敏感词]成本效益的解决方案之一。安森美中国汽车市场现场应用经理彭超介绍，目前在高压双电驱应用里，会存在碳化硅和IGBT的“高低搭配”整车系统，既能发挥碳化硅适用于大功率电驱的性能优势，也能发挥IGBT在低功率电驱应用中的性价比优势，可谓一举两得。意法半导体公司执行副总裁、功率晶体管产品部总经理Edoardo Merli认为，很多电动车开始向双电机技术发展，使得汽车系统部件的重量能够均匀分配、缩小尺寸，还能使车拥有第二个备用驱动。在这一技术下，会同时用到碳化硅和硅功率器件，且都发挥重要作用。例如，碳化硅器件可以应用在低负载条件下，如WLTP驱动循环中，再用硅器件提升车辆的加速性能，二者各司其职，能够共同缩小逆变器尺寸，更具商业价值。中信证券数据预测，2025年碳化硅+IGBT的双电驱车型占比将达到54%。未来，二者在新能源汽车市场的占比将处于一种动态平衡状态。雷光寅认为，未来新能源汽车是大趋势，是增量市场。随着碳化硅技术的不断完善，会取代一部分IGBT市场，但是不会完全取代。在碳化硅市场增长的同时，硅基IGBT的市场同样也会增长。碳化硅在技术相对成熟后，未来将在新能源汽车领域保持40%～50%的市场占有率，而IGBT将会保持50%～60%的市场占有率，在总体市场份额不断攀升的情况下，形成动态平衡的关系。