Bagaimana untuk memilih induktor?

Pertama, prinsip asas induktansi

Induktor, bersama-sama dengan kapasitor dan perintang, adalah tiga peranti pasif asas dalam elektronik. Fungsi induktor adalah untuk menyimpan tenaga elektrik dalam bentuk tenaga medan magnet.

Mengambil gegelung silinder sebagai contoh, prinsip asas kearuhan diperkenalkan secara ringkas.

Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di atas, apabila arus malar mengalir melalui gegelung, medan magnet statik terbentuk dalam arah yang ditunjukkan mengikut peraturan heliks sebelah kanan. Induktor mengalir melalui arus ulang-alik, medan magnet yang dihasilkan ialah medan magnet berselang-seli, medan magnet yang berubah-ubah menghasilkan medan elektrik, dan daya gerak elektrik aruhan pada gegelung menjana arus teraruh:

· Apabila arus meningkat, medan magnet menjadi lebih kuat, dan arah perubahan medan magnet adalah sama seperti medan magnet asal. Mengikut peraturan lingkaran sebelah kiri, arus teraruh yang dihasilkan berada dalam arah yang bertentangan dengan arus asal, dan arus aruhan berkurangan;

· Apabila arus berubah, medan magnet menjadi lebih lemah, dan arah perubahan medan magnet adalah bertentangan dengan arah medan magnet asal. Mengikut peraturan lingkaran kiri, arus teraruh yang dihasilkan adalah dalam arah yang sama dengan arus asal, dan arus induktor menjadi lebih besar.

Ini adalah undang-undang Lenz, dan kesan akhirnya ialah induktor akan menghalang arus yang mengalir melaluinya daripada berubah, iaitu, induktor mempunyai rintangan yang tinggi terhadap arus ulang-alik. Untuk kearuhan yang sama, semakin tinggi kadar perubahan semasa, semakin besar arus teraruh, dan semakin tinggi impedans kearuhan; Jika kadar perubahan arus yang sama, induktor yang berbeza, jika arus teraruh yang dihasilkan lebih besar, maka induktor membentangkan impedans yang lebih tinggi.

Ia boleh dilihat bahawa saiz induktansi adalah berkaitan dengan saiz gegelung dan bahan teras dalam.

Ciri-ciri induktansi sebenar bukan sahaja peranan induktansi, tetapi juga faktor lain, seperti:

· Wayar yang dililit ke dalam gegelung bukanlah konduktor yang ideal, dan terdapat rintangan tertentu;

· Teras magnet induktansi mempunyai kehilangan haba tertentu;

· Terdapat kemuatan teragih antara konduktor di dalam induktor.

Oleh itu, adalah perlu untuk menggunakan model yang lebih kompleks untuk mewakili induktansi sebenar, dan model setara yang biasa digunakan adalah seperti berikut:

Bentuk model yang setara mungkin berbeza, tetapi ia sepatutnya dapat mencerminkan kehilangan dan kapasitans teragih. Menurut model yang setara, dua parameter penting bagi kearuhan sebenar boleh ditakrifkan.

Kekerapan Resonans Diri

Disebabkan kewujudan Cp, litar resonans terbentuk bersama-sama dengan L, yang frekuensi resonansnya ialah frekuensi resonans diri induktor. Sebelum frekuensi resonans sendiri, impedans induktor meningkat dengan peningkatan frekuensi. Selepas frekuensi resonans sendiri, impedans induktor berkurangan apabila frekuensi meningkat, dan kapasitansi dibentangkan.

Faktor Kualiti

Iaitu, nilai Q induktor, nisbah kuasa tersimpan induktif kepada kuasa kehilangan, semakin tinggi nilai Q, semakin rendah kehilangan induktor, dan impedans arus terus induktor secara langsung berkaitan dengan parameter. . Kekerapan resonan sendiri dan nilai Q ialah parameter utama induktor frekuensi tinggi

Kedua, struktur proses induktansi

Proses induktansi boleh dibahagikan secara kasar kepada 3 jenis:

2.1 Jenis Luka Kawat (Jenis Luka Kawat)

Seperti namanya, wayar tembaga dililitkan di sekeliling teras magnet untuk membentuk gegelung, dan terdapat dua cara untuk menggulung wayar:

Luka Bulat

Penggulungan silinder adalah perkara biasa dan mempunyai pelbagai aplikasi, seperti:

Luka Rata

Kelebihan penggulungan planar adalah jelas, iaitu, ketinggian peranti dikurangkan. Dapat dilihat dari formula sebelumnya bahawa semakin besar kebolehtelapan teras magnet, semakin besar nilai induktansi, dan teras magnet dapat

· Bahan bukan magnet: seperti teras udara, teras seramik, nampaknya ia tidak boleh dipanggil teras magnet; Nilai induktansi ini adalah kecil, tetapi pada dasarnya tiada arus tepu

· Bahan feromagnetik: seperti ferit, aloi Permo, dll.; Kebolehtelapan aloi adalah lebih tinggi daripada ferit. Bahan feromagnetik mempunyai fenomena tepu magnetik dan arus tepu.

Kearuhan penggulungan boleh memberikan arus yang tinggi dan kearuhan yang tinggi. Lebih besar kebolehtelapan teras magnetik, nilai penderiaan yang sama, kurang penggulungan, kurang penggulungan boleh mengurangkan rintangan DC; Saiz yang sama, kurang penggulungan boleh luka tebal, meningkatkan arus.

Di samping itu, dalam reka bentuk bekalan kuasa, sering menghadapi masalah melolong induktansi, intipatinya ialah perubahan medan magnet menyebabkan konduktor, iaitu getaran gegelung, kekerapan getaran hanya dalam audio. julat, telinga manusia boleh mendengar, aloi bersepadu membentuk kearuhan, lebih teguh, boleh mengurangkan getaran.

2.2 Induktor Berbilang Lapisan (Jenis Berbilang Lapisan)

Proses pengeluaran induktor cip berbilang lapisan: pes ferit atau seramik dikeringkan dan dibentuk, pes konduktif dicetak secara bergantian, dan struktur bersepadu dibentuk oleh laminasi dan pensinteran.

Induktor cip berbilang lapisan adalah lebih kecil daripada induktor belitan dan mempunyai pakej piawai, yang sesuai untuk pemasangan ketumpatan tinggi automatik. Struktur bersepadu, kebolehpercayaan yang tinggi, rintangan haba yang baik.

2.3 Kearuhan Filem Nipis (Jenis Filem Nipis)

Induktor filem nipis menggunakan proses yang serupa dengan pengeluaran IC, lapisan filem konduktor disalut pada substrat, dan kemudian gegelung dibentuk oleh proses fotolitografi, dan akhirnya lapisan sederhana, lapisan penebat dan lapisan elektrod ditambah kepada pakej dan bentuk.

Proses pengeluaran peranti filem nipis ditunjukkan dalam rajah di bawah

 

 

Ketepatan proses litografi adalah tinggi, menghasilkan garisan yang lebih sempit dan tepi yang lebih tajam. Oleh itu, induktor filem nipis mempunyai

· Saiz lebih kecil, pakej 008004

· Langkah Nilai Lebih Kecil, 0.1nH

· Toleransi yang lebih kecil, 0.05nH

· Kestabilan frekuensi yang lebih baik

Ketiga, aplikasi dan pemilihan induktor

Dalam reka bentuk litar, induktor mempunyai tiga kategori aplikasi utama:

· Kearuhan kuasa: terutamanya digunakan untuk penukaran voltan, litar DCDC yang biasa digunakan untuk menggunakan kearuhan kuasa;

Kearuhan penyahgandingan: terutamanya digunakan untuk menapis bunyi pada talian kuasa atau talian isyarat, jurutera EMC harus biasa dengan;

· Induktor frekuensi tinggi: digunakan terutamanya dalam litar RF untuk mencapai bias, padanan, penapisan dan litar lain.

3.1 Kearuhan Kuasa

Induktor kuasa biasanya digunakan dalam litar DCDC untuk mengekalkan arus berterusan dengan mengumpul dan melepaskan tenaga.

Kebanyakan induktor kuasa adalah induktor penggulungan, yang boleh meningkatkan arus tinggi dan kearuhan tinggi.

Induktor kuasa cip berbilang lapisan juga semakin banyak, biasanya nilai induktansi dan arus adalah rendah, kelebihannya ialah kosnya rendah, volumnya sangat kecil, dan terdapat lebih banyak aplikasi dalam produk dengan sekatan ruang yang besar seperti telefon bimbit. .

 

3.2 Menyahganding induktor

Induktor penyahgandingan juga dipanggil Choke, yang biasanya diterjemahkan sebagai gegelung tercekik dalam buku teks. Peranan induktor penyahgandingan adalah untuk menapis gangguan pada talian, yang dimiliki oleh peranti EMC, jurutera EMC digunakan terutamanya untuk menyelesaikan masalah ujian pelepasan sinaran (RE) dan pelepasan dijalankan (CE) produk.

Induktor penyahgandingan, biasanya struktur yang agak mudah, kebanyakannya wayar tembaga terus dililit pada cincin ferit.

Kearuhan mod pembezaan

Induktor mod pembezaan ialah induktor penggulungan biasa, yang digunakan untuk menapis beberapa gangguan mod pembezaan, terutamanya untuk membentuk penapis LC dengan kapasitor untuk mengurangkan bunyi bekalan kuasa.

Untuk sesalur kuasa 220V, gangguan mod pembezaan ialah gangguan antara fasa L dan fasa N. Untuk POE, ia adalah gangguan antara POE+ dan POE-; Untuk bekalan kuasa DC voltan rendah pada papan utama, ia sebenarnya adalah bunyi bekalan kuasa.

Pemilihan induktor mod pembezaan perlu memberi perhatian kepada perkara berikut:

• Rintangan DC, voltan terkadar dan arus, untuk memenuhi keperluan kerja;

• Saiz struktur untuk memenuhi keperluan produk;

• Tentukan jalur frekuensi hingar melalui ujian, dan pilih induktor mengikut lengkung impedans induktor;

• Reka bentuk penapis LC, boleh melakukan pengiraan dan simulasi yang mudah.

Induktor mod biasa

Induktor mod biasa adalah untuk menggulung dua gegelung dengan bilangan lilitan yang sama dan arah yang bertentangan pada gelang ferit yang sama.

 

Induktor mod biasa seperti yang ditunjukkan di atas:

· Apabila komponen mod biasa mengalir melalui induktor mod biasa, medan magnet dalam arah yang sama akan terbentuk dalam dua gegelung mengikut peraturan tangan kanan, yang bersamaan dengan kearuhan tinggi kepada isyarat mod biasa. ;

· Apabila komponen mod pembezaan mengalir melalui induktor mod biasa, mengikut peraturan tangan kanan, medan magnet dalam arah yang bertentangan akan terbentuk dalam dua gegelung dan membatalkan satu sama lain, yang bersamaan dengan reaktans induktif rendah kepada isyarat mod pembezaan .

Satu lagi cara untuk memahami: apabila V+ mengalir melalui frekuensi gangguan mod biasa, medan magnet berselang-seli yang terbentuk akan membentuk arus teraruh pada gegelung lain, mengikut peraturan tangan kiri, arah arus teraruh adalah bertentangan dengan arah gangguan mod biasa pada V-, yang membatalkan sebahagian daripada gangguan mod biasa.

Induktor mod biasa digunakan terutamanya dalam sistem dwi-wayar atau pembezaan, seperti sesalur 220V, bas CAN, isyarat USB, isyarat HDMI dan sebagainya. Ia digunakan untuk menapis gangguan mod biasa, manakala pengecilan isyarat pembezaan yang berguna adalah kecil.

Pemilihan induktor mod biasa perlu memberi perhatian kepada perkara berikut:

· Galangan DC hendaklah rendah dan tidak boleh memberi kesan besar pada voltan atau isyarat berguna;

· Untuk talian kuasa, voltan dan arus terkadar perlu dipertimbangkan untuk memenuhi keperluan kerja;

· Jalur frekuensi gangguan mod biasa ditentukan melalui ujian, dan impedans mod biasa harus tinggi dalam jalur frekuensi ini;

· Impedans mod pembezaan hendaklah kecil, yang tidak boleh memberi kesan yang besar terhadap kualiti isyarat pembezaan;

Pertimbangkan saiz pakej, lakukan reka bentuk keserasian. Sebagai contoh, induktor mod biasa untuk isyarat USB boleh dipilih untuk serasi dengan dua perintang 0402, dan apabila induktor mod biasa tidak diperlukan, perintang 0402 boleh dikimpal terus untuk mengurangkan kos.

Untuk maklumat lanjut, sila hubungi kami disales@xfullstar.com