Cum se selectează inductorii?

În primul rând, principiul de bază al inductanței

Inductori, împreună cu condensatorii și rezistențele, sunt trei dispozitive pasive de bază în electronică. Funcția inductoarelor este de a stoca energia electrică sub formă de energie de câmp magnetic.

Luând ca exemplu bobina cilindrica, principiul de bază al inductanței este introdus pe scurt.

După cum se arată în figura de mai sus, atunci când un curent constant trece prin bobină, se formează un câmp magnetic static în direcția indicată conform regulii helixului din dreapta. Inductorul curge prin curent alternativ, câmpul magnetic generat este câmpul magnetic alternativ, câmpul magnetic în schimbare generează un câmp electric, iar forța electromotoare de inducție pe bobină generează curentul indus:

· Când curentul crește, câmpul magnetic devine mai puternic, iar direcția câmpului magnetic se modifică este aceeași cu cea a câmpului magnetic original. Conform regulii spiralei din stânga, curentul indus generat este în direcția opusă curentului inițial, iar curentul de inductanță scade;

· Când curentul se schimbă, câmpul magnetic devine mai slab, iar direcția câmpului magnetic se schimbă este opusă direcției câmpului magnetic original. Conform regulii spiralei din stânga, curentul indus generat este în aceeași direcție cu curentul original, iar curentul inductorului devine mai mare.

Aceasta este legea lui Lenz, iar efectul final este că inductorul va împiedica schimbarea curentului care curge prin el, adică inductorul are o rezistență ridicată la curentul alternativ. Pentru aceeași inductanță, cu cât este mai mare rata de schimbare a curentului, cu atât este mai mare curentul indus și cu atât este mai mare impedanța inductanței; Dacă aceeași rată de schimbare a curentului, inductori diferiți, dacă curentul indus generat este mai mare, atunci inductorul prezintă o impedanță mai mare.

Se poate observa că dimensiunea inductanței este legată de dimensiunea bobinei și de materialul miezului interior.

Caracteristicile inductanței reale nu sunt doar rolul inductanței, ci și alți factori, cum ar fi:

· Firul înfășurat în bobină nu este un conductor ideal și există o anumită rezistență;

· Miezul magnetic al inductanței are o anumită pierdere de căldură;

· Există o capacitate distribuită între conductorii din interiorul inductorului.

Prin urmare, este necesar să se utilizeze un model mai complex pentru a reprezenta inductanța reală, iar modelul echivalent utilizat în mod obișnuit este următorul:

Forma de model echivalentă poate fi diferită, dar ar trebui să fie capabilă să reflecte pierderea și capacitatea distribuită. Conform modelului echivalent, se pot defini doi parametri importanți ai inductanței reale.

Frecvența de auto-rezonanță

Datorită existenței lui Cp, împreună cu L se formează un circuit rezonant, a cărui frecvență de rezonanță este frecvența de autorezonanta a inductorului. Înainte de frecvența autorezonantă, impedanța inductorului crește odată cu creșterea frecvenței. După frecvența de autorezonanta, impedanța inductorului scade pe măsură ce frecvența crește, iar capacitatea este prezentată.

Factorul de calitate

Adică, valoarea Q a inductorului, raportul dintre puterea inductivă stocată și puterea de pierdere, cu cât valoarea Q este mai mare, cu atât pierderea inductorului este mai mică, iar impedanța curentului continuu a inductorului este direct legată de parametru. . Frecvența autorezonantă și valoarea Q sunt parametrii cheie ai inductoarelor de înaltă frecvență

În al doilea rând, structura procesului de inductanță

Procesul de inductanță poate fi împărțit aproximativ în 3 tipuri:

2.1 Tip de sârmă (Tip de sârmă)

După cum sugerează și numele, firul de cupru este înfășurat în jurul unui miez magnetic pentru a forma o bobină și există două moduri de a înfășura firul:

Rană rotundă

Înfășurarea cilindrică este comună și are o gamă largă de aplicații, cum ar fi:

Rană plată

Avantajul înfășurării plane este evident, adică înălțimea dispozitivului este redusă. Din formula anterioară se poate observa că, cu cât permeabilitatea miezului magnetic este mai mare, cu atât valoarea inductanței este mai mare și miezul magnetic poate fi

· Materiale nemagnetice: cum ar fi miezul de aer, miezul ceramic, se pare că nu poate fi numit miez magnetic; Această valoare a inductanței este mică, dar practic nu există curent de saturație

· Materiale ferromagnetice: precum ferita, aliajul Permo etc.; Permeabilitatea aliajului este mai mare decât cea a feritei. Materialul ferromagnetic are fenomen de saturație magnetică și curent de saturație.

Inductanța înfășurării poate oferi un curent ridicat și o inductanță ridicată. Cu cât permeabilitatea miezului magnetic este mai mare, aceeași valoare de detectare, mai puțină înfășurare, mai puțină înfășurare poate reduce rezistența DC; Aceeași dimensiune, mai puțină înfășurare poate fi înfășurată gros, îmbunătățirea curentului.

În plus, în proiectarea sursei de alimentare, se întâlnesc adesea problema urletului inductanței, esența este că schimbarea câmpului magnetic provoacă conductorul, adică vibrația bobinei, frecvența vibrației este doar în audio Gama, urechea umană poate auzi, aliajul integrat formând inductanță, mai fermă, poate reduce vibrațiile.

2.2 Inductor multistrat (tip multistrat)

Procesul de producție a inductoarelor cu cip multistrat: pasta de ferită sau ceramică este uscată și formată, pasta conductoare este imprimată alternativ, iar structura integrată este formată prin laminare și sinterizare.

Inductorul cu cip multistrat este mai mic decât inductorul de înfășurare și are pachet standardizat, care este potrivit pentru montarea automată de înaltă densitate. Structură integrată, fiabilitate ridicată, rezistență bună la căldură.

2.3 Inductanța filmului subțire (tipul filmului subțire)

Inductorii cu peliculă subțire folosesc un proces similar cu producția IC, un strat de film conductor este placat pe substrat, apoi bobina este formată prin procesul de fotolitografie, iar în cele din urmă stratul mediu, stratul de izolație și stratul de electrod sunt adăugate la ambalaj și formare.

Procesul de producție al dispozitivului cu film subțire este prezentat în figura de mai jos

 

 

Precizia procesului de litografie este mare, rezultând linii mai înguste și margini mai ascuțite. Prin urmare, inductoarele cu peliculă subțire au

· Dimensiuni mai mici, pachet 008004

· Pas de valoare mai mic, 0.1nH

· Toleranță mai mică, 0,05nH

· Stabilitate mai bună a frecvenței

În al treilea rând, aplicarea și selectarea inductoarelor

În proiectarea circuitelor, inductoarele au trei categorii principale de aplicații:

· Inductanță de putere: utilizată în principal pentru conversia tensiunii, circuit DCDC utilizat în mod obișnuit pentru a utiliza inductanța de putere;

Inductanța de decuplare: folosită în principal pentru a filtra zgomotul pe linia de alimentare sau pe linia de semnal, inginerii EMC ar trebui să fie familiarizați cu;

· Inductoare de înaltă frecvență: utilizate în principal în circuitele RF pentru a obține polarizare, potrivire, filtrare și alte circuite.

3.1 Inductanța de putere

Inductoarele de putere sunt utilizate în mod obișnuit în circuitele DCDC pentru a menține un curent continuu prin acumularea și eliberarea de energie.

Majoritatea inductoarelor de putere sunt inductori de înfășurare, care pot îmbunătăți curentul ridicat și inductanța ridicată.

Inductoarele de putere cu cip multistrat sunt, de asemenea, din ce în ce mai multe, de obicei valoarea inductanței și curentul sunt scăzute, avantajul este că costul este scăzut, volumul este ultra-mic și există mai multe aplicații în produse cu restricții mari de spațiu, cum ar fi telefoanele mobile .

 

3.2 Inductori de decuplare

Inductorul de decuplare se mai numește și Choke, care este de obicei tradus ca bobină de sufocare în manuale. Rolul inductoarelor de decuplare este de a filtra interferențele pe linie, care aparține dispozitivelor EMC, inginerii EMC sunt utilizați în principal pentru a rezolva problemele de testare a emisiilor de radiații (RE) și emisiei conduse (CE) a produselor.

Inductori de decuplare, de obicei structură relativ simplă, în mare parte sârmă de cupru înfășurată direct pe inelul de ferită.

Inductanță în mod diferențial

Inductoarele în mod diferențial sunt inductori obișnuiți de înfășurare, care sunt utilizați pentru a filtra unele interferențe în mod diferențial, în principal pentru a forma filtre LC cu condensatori pentru a reduce zgomotul sursei de alimentare.

Pentru rețeaua de 220 V, interferența în modul diferențial este interferența dintre faza L și faza N. Pentru POE, este interferența dintre POE+ și POE-; Pentru sursa de alimentare CC de joasă tensiune de pe placa de bază, este de fapt zgomotul sursei de alimentare.

Selectarea inductorului în mod diferențial trebuie să acorde atenție următoarelor puncte:

• Rezistență DC, tensiune nominală și curent, pentru a îndeplini cerințele de lucru;

• Dimensiunea structurii pentru a satisface cerințele produsului;

• Determinați banda de frecvență a zgomotului prin testare și selectați inductorul în funcție de curba de impedanță a inductorului;

• Proiectați filtru LC, poate face calcule și simulari simple.

Inductori de mod comun

Inductorul de mod comun este să înfășoare două bobine cu același număr de spire și direcții opuse pe același inel de ferită.

 

Inductori de mod comun, așa cum se arată mai sus:

· Când o componentă de mod comun curge prin inductorul de mod comun, în cele două bobine se va forma un câmp magnetic în aceeași direcție, conform regulii dreptei, ceea ce este echivalent cu o inductanță mare la semnalul de mod comun. ;

· Când o componentă în mod diferențial curge printr-un inductor de mod comun, conform regulii mâinii drepte, în cele două bobine se vor forma câmpuri magnetice în direcții opuse și se vor anula reciproc, ceea ce este echivalent cu o reactanță inductivă scăzută la semnalul în mod diferențial. .

Un alt mod de a înțelege: atunci când V+ trece printr-o frecvență de interferență în modul comun, câmpul magnetic alternant format va forma un curent indus pe cealaltă bobină, conform regulii din stânga, direcția curentului indus este opusă direcției lui. interferența în modul comun pe V-, care anulează o parte a interferenței în modul comun.

Inductoarele de mod comun sunt utilizate în principal în sisteme duble sau diferențiale, cum ar fi rețeaua de 220 V, magistrala CAN, semnal USB, semnal HDMI și așa mai departe. Este folosit pentru a filtra interferențele în modul comun, în timp ce atenuarea utilă a semnalului diferențial este mică.

Selectarea inductorului în modul comun trebuie să acorde atenție următoarelor puncte:

· Impedanța DC ar trebui să fie scăzută și nu poate avea un impact mare asupra tensiunii sau a semnalelor utile;

· Pentru liniile electrice, tensiunea nominală și curentul trebuie luate în considerare pentru a îndeplini cerințele de lucru;

· Banda de frecvență a interferenței în modul comun este determinată prin testare, iar impedanța în modul comun ar trebui să fie ridicată în această bandă de frecvență;

· Impedanța modului diferențial ar trebui să fie mică, ceea ce nu poate avea un impact mare asupra calității semnalului diferențial;

Luați în considerare dimensiunea pachetului, faceți un design de compatibilitate. De exemplu, inductoarele de mod comun pentru semnalele USB pot fi selectate pentru a fi compatibile cu două rezistențe 0402, iar când nu sunt necesare inductori de mod comun, rezistențele 0402 pot fi sudate direct pentru a reduce costurile.

Pentru mai multe informații, vă rugăm să ne contactați lasales@xfullstar.com