Com seleccionar els inductors?

En primer lloc, el principi bàsic de la inductància

Inductors, juntament amb els condensadors i resistències, són tres dispositius passius bàsics en electrònica. La funció dels inductors és emmagatzemar energia elèctrica en forma d'energia de camp magnètic.

Prenent com a exemple la bobina cilíndrica, s'introdueix breument el principi bàsic de la inductància.

Com es mostra a la figura anterior, quan un corrent constant flueix per la bobina, es forma un camp magnètic estàtic en la direcció indicada segons la regla de l'hèlix de la dreta. L'inductor flueix a través del corrent altern, el camp magnètic generat és el camp magnètic altern, el camp magnètic canviant genera un camp elèctric i la força electromotriu d'inducció a la bobina genera el corrent induït:

· Quan augmenta el corrent, el camp magnètic es fa més fort, i la direcció del camp magnètic canvia és la mateixa que la del camp magnètic original. D'acord amb la regla de l'espiral de l'esquerra, el corrent induït generat està en la direcció oposada al corrent original i el corrent d'inductància disminueix;

· Quan el corrent canvia, el camp magnètic es fa més feble i la direcció del camp magnètic canvia és oposada a la direcció del camp magnètic original. Segons la regla de l'espiral de l'esquerra, el corrent induït generat és en la mateixa direcció que el corrent original i el corrent de l'inductor es fa més gran.

Aquesta és la llei de Lenz, i l'efecte final és que l'inductor evitarà que canviï el corrent que hi circula, és a dir, l'inductor té una alta resistència al corrent altern. Per a la mateixa inductància, com més gran és la taxa de canvi de corrent, més gran és el corrent induït i més gran és la impedància de la inductància; Si la mateixa velocitat de canvi de corrent, diferents inductors, si el corrent induït generat és més gran, aleshores l'inductor presenta una impedància més gran.

Es pot veure que la mida de la inductància està relacionada amb la mida de la bobina i el material del nucli interior.

Les característiques de la inductància real no són només el paper de la inductància, sinó també altres factors, com ara:

· El cable enrotllat a la bobina no és un conductor ideal, i hi ha una certa resistència;

· El nucli magnètic d'inductància té una certa pèrdua de calor;

· Hi ha una capacitat distribuïda entre els conductors de l'interior de l'inductor.

Per tant, cal utilitzar un model més complex per representar la inductància real, i el model equivalent utilitzat habitualment és el següent:

La forma del model equivalent pot ser diferent, però hauria de ser capaç de reflectir la pèrdua i la capacitat distribuïda. Segons el model equivalent, es poden definir dos paràmetres importants de la inductància real.

Freqüència d'autoressonància

A causa de l'existència de Cp, es forma un circuit ressonant juntament amb L, la freqüència de ressonància del qual és la freqüència d'autoressonància de l'inductor. Abans de la freqüència d'autoressonància, la impedància de l'inductor augmenta amb l'augment de la freqüència. Després de la freqüència d'autoressonància, la impedància de l'inductor disminueix a mesura que augmenta la freqüència i es presenta la capacitat.

Factor de qualitat

És a dir, el valor Q de l'inductor, la relació entre la potència emmagatzemada inductiva i la potència de pèrdua, com més alt sigui el valor Q, menor serà la pèrdua de l'inductor i la impedància de corrent continu de l'inductor està directament relacionada amb el paràmetre. . La freqüència d'autoressonància i el valor Q són els paràmetres clau dels inductors d'alta freqüència

En segon lloc, l'estructura del procés de la inductància

El procés d'inductància es pot dividir aproximadament en 3 tipus:

2.1 Tipus de ferida de filferro (tipus de ferida de filferro)

Com el seu nom indica, el cable de coure s'enrotlla al voltant d'un nucli magnètic per formar una bobina, i hi ha dues maneres d'enrotllar el cable:

Ferida rodona

El bobinatge cilíndric és comú i té una àmplia gamma d'aplicacions, com ara:

Ferida plana

L'avantatge de l'enrotllament pla és evident, és a dir, es redueix l'alçada del dispositiu. Es pot veure de la fórmula anterior que com més gran és la permeabilitat del nucli magnètic, més gran és el valor de la inductància i el nucli magnètic es pot veure.

· Materials no magnètics: com ara nucli d'aire, nucli ceràmic, sembla que no es pot anomenar nucli magnètic; Aquest valor d'inductància és petit, però bàsicament no hi ha corrent de saturació

· Materials ferromagnètics: com ferrita, aliatge Permo, etc.; La permeabilitat de l'aliatge és superior a la de la ferrita. El material ferromagnètic té un fenomen de saturació magnètica i un corrent de saturació.

La inductància del bobinatge pot proporcionar un corrent elevat i una inductància alta. Com més gran sigui la permeabilitat del nucli magnètic, el mateix valor de detecció, menys bobinatge, menys bobinatge pot reduir la resistència DC; La mateixa mida, es pot enrotllar menys bobinatge gruixut, millorar el corrent.

A més, en el disseny de la font d'alimentació, sovint es troben amb el problema de l'udol de la inductància, l'essència és que el canvi del camp magnètic provoca el conductor, és a dir, la vibració de la bobina, la freqüència de la vibració és només a l'àudio. rang, l'oïda humana pot escoltar, la inductància de formació integrada d'aliatge, més ferma, pot reduir la vibració.

2.2 Inductor multicapa (tipus multicapa)

El procés de producció d'inductors de xips multicapa: la ferrita o la pasta ceràmica s'asseca i es forma, la pasta conductora s'imprimeix alternativament i l'estructura integrada es forma per laminació i sinterització.

L'inductor de xip multicapa és més petit que l'inductor de bobinat i té un paquet estandarditzat, que és adequat per al muntatge automàtic d'alta densitat. Estructura integrada, alta fiabilitat, bona resistència a la calor.

2.3 Inductància de pel·lícula prima (tipus de pel·lícula prima)

Els inductors de pel·lícula prima utilitzen un procés similar a la producció d'IC, una capa de pel·lícula conductora es xapa al substrat i, a continuació, la bobina es forma mitjançant un procés de fotolitografia i, finalment, s'afegeix la capa mitjana, la capa d'aïllament i la capa d'elèctrode per empaquetar i formar.

El procés de producció del dispositiu de pel·lícula fina es mostra a la figura següent

 

 

La precisió del procés de litografia és alta, donant lloc a línies més estretes i vores més nítides. Per tant, els inductors de pel·lícula prima tenen

· Talla més petita, paquet 008004

· Pas de valor més petit, 0,1nH

· Menor tolerància, 0,05nH

· Millor estabilitat de freqüència

En tercer lloc, l'aplicació i selecció d'inductors

En el disseny de circuits, els inductors tenen tres categories principals d'aplicacions:

· Inductància de potència: s'utilitza principalment per a la conversió de tensió, circuit DCDC utilitzat habitualment per utilitzar la inductància de potència;

Inductància de desacoblament: s'utilitza principalment per filtrar el soroll a la línia elèctrica o la línia de senyal, els enginyers d'EMC haurien d'estar familiaritzats;

· Inductors d'alta freqüència: s'utilitzen principalment en circuits de RF per aconseguir biaix, concordança, filtratge i altres circuits.

3.1 Inductància de potència

Els inductors de potència s'utilitzen habitualment en circuits DCDC per mantenir un corrent continu acumulant i alliberant energia.

La majoria dels inductors de potència són inductors de bobinat, que poden millorar el corrent elevat i la inductància alta.

Els inductors de potència de xip multicapa també són cada cop més, normalment el valor de la inductància i el corrent són baixos, l'avantatge és que el cost és baix, el volum és ultra petit i hi ha més aplicacions en productes amb grans restriccions d'espai, com ara telèfons mòbils. .

 

3.2 Desacoblament d'inductors

L'inductor de desacoblament també s'anomena Choke, que normalment es tradueix com a bobina d'asfixia als llibres de text. El paper dels inductors de desacoblament és filtrar les interferències a la línia, que pertany als dispositius EMC, els enginyers EMC s'utilitzen principalment per resoldre els problemes de prova d'emissió de radiació (RE) i emissió conduïda (CE) dels productes.

Inductors de desacoblament, generalment estructura relativament simple, principalment filferro de coure enrotllat directament a l'anell de ferrita.

Inductància de mode diferencial

Els inductors de mode diferencial són inductors de bobinatge normals, que s'utilitzen per filtrar algunes interferències en mode diferencial, principalment per formar filtres LC amb condensadors per reduir el soroll de la font d'alimentació.

Per a la xarxa de 220 V, la interferència en mode diferencial és la interferència entre la fase L i la fase N. Per a POE, és la interferència entre POE+ i POE-; Per a la font d'alimentació de CC de baixa tensió a la placa base, en realitat és el soroll de la font d'alimentació.

La selecció de l'inductor de mode diferencial ha de prestar atenció als punts següents:

• Resistència DC, tensió nominal i corrent, per satisfer els requisits de treball;

• Mida de l'estructura per satisfer els requisits del producte;

• Determineu la banda de freqüència del soroll mitjançant proves i seleccioneu l'inductor segons la corba d'impedància de l'inductor;

• Disseny de filtre LC, pot fer càlcul i simulació senzills.

Inductors de mode comú

L'inductor de mode comú és bobinar dues bobines amb el mateix nombre de voltes i direccions oposades en el mateix anell de ferrita.

 

Inductors de mode comú com es mostra a dalt:

· Quan un component de mode comú flueix a través de l'inductor de mode comú, es formarà un camp magnètic en la mateixa direcció a les dues bobines segons la regla de la dreta, que equival a una alta inductància al senyal de mode comú. ;

· Quan un component de mode diferencial flueix a través d'un inductor de mode comú, segons la regla de la mà dreta, es formaran camps magnètics en direccions oposades a les dues bobines i s'anul·len mútuament, la qual cosa equival a una baixa reactància inductiva al senyal de mode diferencial. .

Una altra manera d'entendre-ho: quan V+ flueix per una freqüència d'interferència en mode comú, el camp magnètic altern format formarà un corrent induït a l'altra bobina, segons la regla de la mà esquerra, la direcció del corrent induït és oposada a la direcció de la interferència del mode comú a V-, que cancel·la una part de la interferència del mode comú.

Els inductors de mode comú s'utilitzen principalment en sistemes diferencials o de doble fil, com ara xarxa de 220 V, bus CAN, senyal USB, senyal HDMI, etc. S'utilitza per filtrar les interferències de mode comú, mentre que l'atenuació del senyal diferencial útil és petita.

La selecció de l'inductor de mode comú ha de prestar atenció als punts següents:

· La impedància de CC ha de ser baixa i no pot tenir un gran impacte en la tensió o els senyals útils;

· Per a les línies elèctriques, la tensió nominal i el corrent s'han de considerar per complir els requisits de treball;

· La banda de freqüència d'interferència en mode comú es determina mitjançant proves, i la impedància en mode comú hauria de ser alta en aquesta banda de freqüència;

· La impedància del mode diferencial ha de ser petita, cosa que no pot tenir un gran impacte en la qualitat del senyal diferencial;

Considereu la mida del paquet, feu un disseny de compatibilitat. Per exemple, es poden seleccionar inductors de mode comú per a senyals USB perquè siguin compatibles amb dues resistències 0402 i, quan no es requereixin inductors de mode comú, les resistències 0402 es poden soldar directament per reduir costos.

Per a més informació, poseu-vos en contacte amb nosaltres asales@xfullstar.com