TDK stellt kompakte 1250-V-Common-Mode-Drosseln für Hochspannungs-DC-Wandler vor

TDK hat die Baureihe B82722V6*B040 vorgestellt: hochspannungsfeste, stromkompensierte Ringkern-Doppeldrosseln für DC-Bus-Spannungen bis 1250 V (630 V AC) in kompakten Leistungselektronik-Anwendungen.

Diese Hochspannungs-Common-Mode-Drosseln zielen auf Leistungswandler, industrielle Motorantriebe und Schaltnetzteile, die zunehmend SiC- und GaN-Leistungshalbleiter einsetzen und mit erhöhten DC-Bus-Spannungen arbeiten – wo EMV-Unterdrückung, Isolationskoordination und PCB-Platz kritische Designrestriktionen sind.

Hauptmerkmale und Vorteile

Die Serie vereint sehr hohe Spannungsfestigkeit mit kleinem vertikalem Footprint, sodass Hochspannungsarchitekturen ohne Vergrößerung der Filterfläche realisierbar werden.

• Spannung und Isolierung
  • Ausgelegt primär für DC-Spannungen bis 1250 V und 630 V AC bei 50/60 Hz.
  • Nutzt mehrlagige Massivisolierung und wird mit 3750 V Leiter-zu-Leiter geprüft für robuste elektrische Isolation in Hochspannungssystemen.
• Kompaktes mechanisches Design
  • Jede Drossel misst ca. 23 × 15,5 × 24 mm (L × B × H) im vertikalen Durchsteckgehäuse.
  • Die Ringkern-Doppeldrossel-Struktur und der Kunststoffheader sorgen für mechanische Stabilität bei minimalem PCB-Footprint.
• Elektrischer Bereich
  • Nenninduktivitäten von 3,3 mH bis 22 mH mit Toleranz −30/+50 %.
  • Nennströme von 0,85 A bis 3,0 A bei +70 °C, ermöglicht Trade-off zwischen Dämpfung und Strombelastbarkeit.
• EMV-Leistung
  • Eine spezielle automatisierte Wickeltechnik ergibt hohe Resonanzfrequenz-Kennlinien – wichtig für Wandler mit schnellen Flanken von SiC/GaN-Schaltern.
  • Typischer Streuinduktivität ca. 0,6 % der Nenninduktivität, liefert etwas symmetrisches (differenzielles) Impedanzverhalten bei Fokus auf Common-Mode-Unterdrückung.
• Sicherheit und Konformität
  • Epoxid-beschichteter Ferritkern und UL 94 V-0 konformer Kunststoffheader unterstützen Brandsicherheit und Robustheit.
  • Design erfüllt IEC 60938-2 und IEC/UL 60939-3 für EMV-Drosseln und -Filter sowie RoHS-Konformität.
  • Bauteile wellötbar, passend für Standard-THT-Fertigungslinien.

Für Entwickler bedeutet dies eine einsatzbereite Hochspannungs-Common-Mode-Drossel, die klein genug für dichte Layouts ist, aber klare Isolations- und Prüflevel aufweist. Für Einkäufer vereinfacht der einheitliche Formfaktor über mehrere elektrische Varianten die Bevorratung und Second-Sourcing innerhalb der Serie.

Typische Anwendungen

TDK nennt explizit die Unterdrückung von Common-Mode-Störungen, kompakte Schaltnetzteil-Anwendungen und Frequenzumrichter als primäre Einsatzgebiete der B82722V6*B040-Serie. In der Praxis ergeben sich konkrete Use Cases:

In Hochspannungs-DC/DC- und AC/DC-Wandlern, besonders mit intermediären DC-Links von 800–1250 V, können diese Drosseln in den DC-Bus-Leitungen als Teil des Ein- oder Ausgangs-EMV-Filters platziert werden. Sie reduzieren Common-Mode-Rauschen, das zum Netz zurückkehrt oder in sensible Steuerkreise einkoppelt – besonders wichtig, wenn SiC- oder GaN-Leistungsstufen steile dv/dt-Flanken erzeugen.

In industriellen Motorantrieben und Frequenzumrichtern können die Drosseln auf der Inverter-Seite oder nahe dem DC-Link eingesetzt werden, um Common-Mode-Ströme zu begrenzen, die sonst unerwünschte Emissionen, Leckströme oder zusätzlichen Stress auf Motorisolation und Kabelsysteme verursachen würden. Das kompakte Vertikalformat ist vorteilhaft in beengten Schaltschränken, wo Board-Fläche knapp ist, aber etwas mehr Höhe akzeptabel ist.

In kompakten SMPS für Industrie, Telekom oder Serverstromversorgung ermöglicht die Kombination aus hoher Bus-Spannungsfähigkeit, kleinem Footprint und Hochfrequenzverhalten den Einsatz als Kernelement der Common-Mode-Filterung in mehrstufigen EMV-Filtern, neben X- und Y-Kondensatoren sowie optionalen Differenzmodus-Drosseln.

Technische Highlights

Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten elektrischen Daten der sechs Mitglieder der B82722V6*B040-Familie zusammen.

Bestellcode	Nennstrom bei +70 °C (A)	Nenninduktivität (mH, −30/+50 %)	Streuinduktivität typ. (µH)	Gleichstromwiderstand typ. (mΩ)
B82722V6851B040	0,85	22	130	550
B82722V6112B040	1,1	15	92	320
B82722V6152B040	1,5	10	61	188
B82722V6202B040	2,0	6,8	40	115
B82722V6252B040	2,5	4,7	28	76
B82722V6302B040	3,0	3,3	20	53

Mit steigender Strombelastbarkeit von 0,85 A auf 3,0 A sinkt die Nenninduktivität von 22 mH auf 3,3 mH, ebenso der Gleichstromwiderstand. Dies ist der typische Trade-off bei stromkompensierten Drosseln: Höherstromvarianten bieten niedrigere Impedanz, aber geringere Verluste und höhere thermische Marge; niedrigere Stromvarianten bieten höhere Impedanz, müssen aber weniger Strom führen. Die Streuinduktivitätswerte bestätigen erneut das Verhältnis von ca. 0,6 % zur Nenninduktivität über die gesamte Serie.

Mechanisch teilen alle Varianten denselben vertikalen, epoxid-beschichteten Ringkern mit Kunststoffheader, was das PCB-Design vereinfacht, da ein Footprint alle sechs elektrischen Optionen abdeckt. Die Drosseln sind für Wellenlöten ausgelegt, was in Leistungselektronik-Bestückungen mit großen Kondensatoren, Transformatoren und anderen THT-Bauteilen weiterhin Standard ist.

Design-in-Hinweise für Entwickler

Für das praktische Design-in ist es hilfreich, in Filterleistung, thermische Limits sowie Layout und Sicherheit zu denken. Die folgenden Punkte fassen Schlüsselaspekte für jeden Bereich zusammen.

• Richtige Variante wählen
  • Ausgehend von der geforderten Common-Mode-Impedanz bei den dominanten Störfrequenzen, Induktivitätswert wählen, der auch bei −30 % Toleranz ausreichend Marge bietet.
  • Nennstrom bei +70 °C mit dem Worst-Case-RMS-Strom in den Leitungen abgleichen, inkl. erwarteter Überlastungen und Umgebungsbedingungen.
  • Höhere Induktivität/niedrigere Stromvarianten bei kritischer Dämpfung und moderaten Strömen; niedrigere Induktivität/höhere Stromtypen bei dominierenden Leitungsverlusten und Temperaturhub.
• EMV-Verhalten und Interaktion mit dem restlichen Filter
  • Die hohe Resonanzfrequenz der Wickelstruktur ist vorteilhaft in SiC/GaN-basierten Wandlern mit signifikantem HF-Anteil, erfordert aber Prüfung der Interaktion mit Y-/X-Kondensatoren und Snubbern, um ungewollte Resonanzen zu vermeiden.
  • Die ca. 0,6 % Streuinduktivität fügt eine kleine, aber nicht-null Differenzmodus-Komponente hinzu; in einfachen Filtern oft vorteilhaft, in engen Designs in Simulationen/Berechnungen einbeziehen.
• Thermische und mechanische Aspekte
  • Sicherstellen, dass Kupferverluste (I²R) und zusätzliche Verluste durch HF-Ströme über den gesamten Betriebstemperaturbereich im akzeptablen Rahmen bleiben.
  • Ausreichend vertikalen Freiraum vorsehen und bei vibrationsbelasteten Systemen mechanische Fixierung erwägen, auch wenn epoxid-beschichteter Kern und Kunststoffheader bereits robuste Konstruktion bieten.
• Layout, Sicherheit und Normen
  • Drossel nahe am Stör-Ein-/Austrittspunkt platzieren (z. B. nahe Steckern oder DC-Link-Knoten) und die beiden Leitungen vor und nach dem Kern als enges Paar routen, um Schleifenfläche zu minimieren.
  • Empfindliche Signalleitungen von der Drossel fernhalten, um ungewollte Kopplung zu vermeiden.
  • Kriech- und Luftstrecken an den Pins und zwischen isolierten Domänen gemäß relevanter Gerätenorm validieren, dabei die 3750-V-Leiter-zu-Leiter-Prüfstufe und die IEC-60938-2-/IEC/UL-60939-3-Klassifizierungen als Komponentenseite-Input nutzen.

Insgesamt bietet die B82722V6*B040-Serie einen direkten Weg, Hochspannungs-Common-Mode-Filterung in kompakten Leistungsumrichtern umzusetzen – besonders dort, wo SiC- und GaN-Schalter robustere EMV-Kontrolle ohne Board-Platz-Opfer fordern.

Quelle

Dieser Artikel basiert auf der offiziellen TDK-Electronics-Pressemitteilung zur B82722V6*B040-Hochspannungs-Common-Mode-Drossel-Serie und den zugehörigen technischen Informationen auf der TDK-Electronics-Website, ergänzt durch unabhängigen Kommentar zur Unterstützung von Design-in und Bauteilauswahl für Hochspannungswandler und Antriebsanwendungen.

Referenzen

1. TDK Pressemitteilung – Kompakte 1250-V-DC-Wandler-Designs mit neuer Hochspannungs-Common-Mode-Drossel
2. TDK Produktkategorie – Netzdrosseln
3. Pressemitteilung PDF – technische Details