열 노화

철 분말 코어에서 발생하는 열 노화 현상이 최근 전자업계에서 보고되고 있습니다. 이 현상은 철 분말 소재에서만 발생합니다. 페라이트 또는 MPP(몰리퍼멀로이)와 같은 다른 분말 형태에서는 유사한 현상이 나타나지 않습니다. 열 노화란 코어가 일정 기간 고온에 노출될 때 코어 손실이 급격하게 증가하는 철 분말 코어의 특성을 가리킵니다. 코어 손실 증가는 성능 효율 저하로 이어지며, 자체 발열 증가의 사이클을 유발하여 추가적인 손실을 일으키는 악순환이 일어날 수 있습니다. 최악의 경우, 이러한 사이클을 점검하지 않으면 파괴적인 열 폭주의 원인이 될 수 있습니다. 이 문제를 더욱 까다롭게 만드는 요소는 작동 온도에 따라 열 노화를 촉발하는 데 필요한 시간이 정상적인 생산 라인 테스트 범위를 벗어나는 수백에서 수천 시간에 이를 수도 있다는 사실입니다. 따라서, 감지되지 않고 지속되면 이 문제가 현장 장애로 이어질 수 있습니다. 열 노화는 장기간에 걸쳐 철 분말 코어에서 발생하는 것으로 가정되지만, 65°C 이하의 환경에서 작동하는 전자 부품에는 그리 문제가 되지 않습니다. 하지만, 전자 부품이 85°C 이상의 고온 환경에 사용되는 예가 확산됨과 더불어, 철 분말을 함유할 수 있는 몰딩 인덕터 형태 제품의 인기가 높아짐에 따라 이 현상에 새로이 관심이 집중되고 있습니다. 철 분말 코어 소재는 신뢰할 수 있는 성능과 가격 측면에서 성과가 검증된 소재이며, 적절한 소재를 사용한다는 전제 하에 고온 환경에서도 광범위한 용도에 선택되는 코어 소재입니다. Coilcraft XGL, XEL, XAL, XFL, PFL, XPL 제품군(통칭 Ltra)은 그러한 소재를 사용하며, 아래 그림에 나온 것처럼 열 노화 현상에 영향을 받지 않습니다. 다양한 시간과 고온 조합에 대한 노출 후 코어 손실이 측정되었습니다. 그림 1은 165°C에서 20,000시간 동안 에이징 후 Coilcraft 철 분말 코어 인덕터에 사용된 소재의 안정성을 보여줍니다. (고온에서 2년간 5% 미만의 변화.)

다음 그림은 다른 철 분말 코어 인덕터의 경우 극적으로 성능이 저하될 수 있음을 보여줍니다. 그림 2에 85°C에서 안정적인 코어 손실을 보이는 Coilcraft XAL7030-102 제품과 시판되는 다른 철 분말 코어 인덕터 2종이 나와 있습니다. 그림 3에 나온 것처럼, 125°C에서 Coilcraft 인덕터는 코어 손실이 일정하게 유지되지만, 다른 인덕터는 다소 증가하는 추세를 보입니다.





그림 4와 5는 열 노화로 인해 극적으로 증가한 코어 손실을 보여줍니다. 다른 인덕터는 모두 155°C에서 불과 1,500시간 후에 코어 손실이 5배 이상 증가했습니다. 해당 인덕터를 165°C에서 에이징한 경우에는 증가 폭이 더욱 극적으로 커졌습니다. 이 사례에서, 인덕터 중 하나는 코어 손실이 최초 성능에 비해 거의 10배까지 증가했습니다.




그림 2. 85°C에서는 세 인덕터 모두 코어 손실이 안정적입니다. 그림 3. 125°C에서는 Coilcraft 인덕터만 일정하게 유지됩니다. 그림 4. 155°C에서는 다른 인덕터에 극적인 코어 손실이 발생합니다. 그림 5. 165°C에서는 한 인덕터의 코어 손실이 거의 1000%까지 증가했습니다. Coilcraft와 다른 인덕터 제조사에서 사용하는 정확한 소재 정보는 독점 정보이므로 공개되지 않았으며, 따라서 열 노화의 수명 기간 내 영향을 정확히 예측하는 것은 불가능합니다. 더불어, 특정 용도에 사용하기에 적합한지에 대해 확정적으로 단언하는 것도 불가능합니다. 여기에 제공된 정보는 철 분말 코어의 열 노화 현상에 대한 정보를 제공한다는 단 하나의 목적으로 테스트 결과를 설명한 것입니다.