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Integración de Componentes Magnéticos

Por un lado está lo que llamamos integración magnética funcional. Ésta es la integración magnética tal y como se entiende habitualmente: un único componente con varias funciones a la vez (por ejemplo, un transformador y una bobina arrollados en el mismo núcleo y funcionando independientemente).

Por otro lado hablamos de integración magnética estructural. En este caso nos referimos a los procesos de producción necesarios para obtener componentes magnéticos en los que el núcleo y los devanados forman parte de un todo. Esta sería la clase de integración que nos encontramos en cualquier circuito integrado digital. Según esto, del mismo modo que hablamos de puertas NAND, por ejemplo, en lugar de pensar en varios transistores conectados entre sí, deberíamos hablar de una bobina sin distinguir entre núcleo y devanados.

El GE2 trata de mejorar la integración magnética (sea del tipo que sea), lo que ha resultado en los proyectos de investigación que se indican al margen, en todos los cuales se han desarrollado convertidores electrónicos que incluyen modificaciones en sus magnéticos

CONTACTO

Fernando Nuño García
Despacho 3.1.20
Edificio Departamental Oeste Nº 3
Campus de Viesques
33204 Gijón
Asturias - España

   985 18 20 71
   985 18 21 38
E-mail: fnuno@uniovi.es

   Este convertidor incluye componentes magnéticos (bobina y transformador) integrados en su interior. Todo el convertidor se encuentra implementado en un substrato de ferrita (Ni-Zn) adecuado para serigrafiar las pistas y los devanados. Se serigrafían hasta ocho capas de material conductor (plata) sobre el substrato de ferrita usando tecnología híbrida de capa gruesa. El camino magnético se cierra empleando núcleos comerciales de ferrita (Mn-Zn).

   La presencia de ferrita Ni-Zn en los magnéticos obliga a utilizar una frecuencia de conmutación elevada (para compensar la baja permeabilidad de este tipo de ferrita), lo que justifica la selección de una topología multi-resonante para el convertidor.

    J. M. Lopera, M. J. Prieto, A. M. Pernía, F. Nuño, M. de Graaf, W. Waanders, L. Álvarez.

        "Design of Integrated Magnetic Elements Using Thick-Film Technology"

        IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 14, nº 3, pp. 408-414 (Mayo 1999)

    J. M. Lopera, M. J. Prieto, A. M. Pernía, M. de Graaf, W. Waanders, L. Álvarez.

        "Design of Integrated Magnetic Elements Using Thick-Film Technology"

        XIII Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (Anaheim, California - EE.UU.)

        Proceedings APEC'98 (Febrero 1998)

    M. J. Prieto, J. M. Lopera, A. M. Pernía, M. de Graaf, W. Waanders, L. Álvarez.

        "Thick-Film Technology as an Alternative for Magnetic Integration"

        XIII Design of Circuits and Integrated Systems Conference (Madrid - España)

        Proceedings DCIS'98, pp. 424-429 (Noviembre 1998)

                                 

Bobina de capa gruesa                                 Convertidor final

   Convertidor de alta densidad de potencia (6,25W/cm³) basado en topología buck de conmutación suave. Este convertidor ha sido desarrollado utilizando integración pasiva y ha sido validado para funcionar en un rango de temperatura típico de equipos de telecomunicaciones.

   Tiene una estructura multicapa, siendo la capa inferior una bobina de 2µH serigrafiada mediante tecnología de capa gruesa. Sobre la bobina se coloca un módulo de condensadores con tres componentes de alta capacidad (1µF, 1,8µF y 32µF) que sirve de substrato para el resto de componentes (resistencias integradas, pistas y componentes SMT).

    M. J. Prieto, A. M. Pernía, J. M. Lopera, J. A. Martín, F. Nuño.

        "Design and Analysis of Thick-Film Integrated Inductors for Power Converters"

        IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 38, nº 2, pp. 543-552 (Marzo/Abril 2002)

    A. M. Pernía, M. J. Prieto, J. M. Lopera, J. Reilly, S. Linton, C. Quiñones.

        "Thick-Film Hybrid Technology for Low-Output-Voltage DC/DC Converter"

        IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 40, nº 1, pp. 86-93 (Enero/Febrero 2004)

    A. M. Pernía, M. J. Prieto, J. M. Lopera, J. Reilly, S. Linton, C. Quiñones, R. Madsen.

        "High power density dc/dc converter using thick-film hybrid technology"

        XV Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (Nueva Orleans - EE.UU.)

        Proceedings APEC'00, pp. 277-283 (Febrero 2000)

    M. J. Prieto, A. M. Pernía, J. M. Lopera, J. A. Martín, F. Nuño.

        "Thick-Film Integrated Inductors for Power Converters"

        35th Annual Meeting of the IEEE Industry Applications Society (Roma - Italia)

        Proceedings IAS'00 (Octubre 2000)

    S. S. Linton, J. Reilly, C. Quiñones, R. Madsen, A. M. Pernía, J. M. Lopera, M. J. Prieto.

        "Integration of Capacitors and Resistors for Improved Efficiency and Miniaturisation of DC-DC Converters"

        14th European Passive Components Symposium (Bruselas - Bélgica)

        Proceedings CARTS - EUROPE 2000 (Octubre 2000)

    M. J. Prieto, J. M. Lopera, A. M. Pernía, J. A. Martín, F. Nuño.

        "Arrangement of Conductors to Obtain Turn-Coupling in Thick-Film Integrated Inductors for Power Converters"

        9th European Conference on Power Electronics and Applications (Graz - Austria)

        Proceedings EPE'01 (Agosto 2001)

    M. J. Prieto, A. M. Pernía, J. M. Lopera, J. A. Martín, F. Nuño.

        "Turn-Coupling in Thick-Film Integrated Magnetic Components for Power Converters. Inductors and Transformers"

        37th Annual Meeting of the IEEE Industry Applications Society (Pittsburgh, Pennsylvania - EE.UU.)

        Proceedings IAS'02 (Octubre 2002)

    A. M. Pernía, M. J. Prieto, J. M. Lopera, J. Reilly, S. Linton, C. Quiñones.

        "Thick-Film Hybrid Technology for Low-Output-Voltage DC/DC Converter"

        37th Annual Meeting of the IEEE Industry Applications Society (Pittsburgh, Pennsylvania - EE.UU.)

        Proceedings IAS'02 (Octubre 2002)