Kako izbrati induktorje?

Prvič, osnovno načelo induktivnosti

Induktorji, skupaj s kondenzatorji in upori, so tri osnovne pasivne naprave v elektroniki. Funkcija induktorjev je shranjevanje električne energije v obliki energije magnetnega polja.

Na primeru cilindrične tuljave je na kratko predstavljen osnovni princip induktivnosti.

Kot je prikazano na zgornji sliki, ko konstanten tok teče skozi tuljavo, nastane statično magnetno polje v navedeni smeri v skladu s pravilom desne vijačnice. Induktor teče skozi izmenični tok, generirano magnetno polje je izmenično magnetno polje, spreminjajoče se magnetno polje generira električno polje, indukcijska elektromotorna sila na tuljavi pa generira indukcijski tok:

· Ko se tok poveča, postane magnetno polje močnejše, smer magnetnega polja pa je enaka kot prvotno magnetno polje. V skladu s pravilom leve spirale je ustvarjeni inducirani tok v nasprotni smeri prvotnega toka, induktivni tok pa se zmanjša;

· Ko se tok spremeni, postane magnetno polje šibkejše in smer magnetnega polja se spremeni v nasprotno smer od prvotnega magnetnega polja. V skladu s pravilom leve spirale je ustvarjeni inducirani tok v isti smeri kot prvotni tok, tok induktorja pa postane večji.

To je Lenzov zakon in končni učinek je, da bo induktor preprečil spremembo toka, ki teče skozi njo, kar pomeni, da ima induktor velik upor na izmenični tok. Pri enaki induktivnosti je večja kot je stopnja spremembe toka, večji je inducirani tok in večja je impedanca induktivnosti; Če je enaka stopnja spremembe toka, različne tuljave, če je ustvarjeni inducirani tok večji, potem ima induktor višjo impedanco.

Vidimo lahko, da je velikost induktivnosti povezana z velikostjo tuljave in materialom notranjega jedra.

Značilnosti dejanske induktivnosti niso samo vloga induktivnosti, ampak tudi drugi dejavniki, kot so:

· Žica, navita v tuljavo, ni idealen prevodnik in obstaja določen upor;

· Magnetno jedro induktivnosti ima določeno toplotno izgubo;

· Med vodniki znotraj induktorja je porazdeljena kapacitivnost.

Zato je treba za predstavitev dejanske induktivnosti uporabiti bolj zapleten model, običajno uporabljen enakovredni model pa je naslednji:

Enakovredna oblika modela je lahko drugačna, vendar bi morala odražati izgubo in porazdeljeno kapacitivnost. V skladu z ekvivalentnim modelom je mogoče definirati dva pomembna parametra dejanske induktivnosti.

Frekvenca lastne resonance

Zaradi obstoja Cp se skupaj z L oblikuje resonančno vezje, katerega resonančna frekvenca je lastna resonančna frekvenca induktorja. Pred samoresonančno frekvenco se impedanca induktorja poveča s povečanjem frekvence. Po lastni resonančni frekvenci se impedanca induktorja z naraščanjem frekvence zmanjša in prikaže se kapacitivnost.

Faktor kakovosti

To pomeni, da je vrednost Q induktorja, razmerje med induktivno shranjeno močjo in močjo izgube, višja kot je vrednost Q, manjša je izguba induktorja, impedanca enosmernega toka induktorja pa je neposredno povezana s parametrom . Samoresonančna frekvenca in vrednost Q sta ključna parametra visokofrekvenčnih induktorjev

Drugič, procesna struktura induktivnosti

Postopek induktivnosti lahko v grobem razdelimo na 3 vrste:

2.1 Žična navita vrsta (žična navita vrsta)

Kot že ime pove, je bakrena žica navita okoli magnetnega jedra, da se oblikuje tuljava, in obstajata dva načina za navijanje žice:

Okrogla rana

Cilindrično navijanje je običajno in ima široko paleto aplikacij, kot so:

Ravna rana

Prednost ravninskega navijanja je očitna, to je, da se višina naprave zmanjša. Iz prejšnje formule je razvidno, da večja kot je prepustnost magnetnega jedra, večja je vrednost induktivnosti in magnetno jedro je lahko

· Nemagnetni materiali: kot so zračno jedro, keramično jedro, zdi se, da ga ne moremo imenovati magnetno jedro; Ta vrednost induktivnosti je majhna, vendar v bistvu ni nasičenega toka

· Feromagnetni materiali: kot so ferit, Permo zlitine itd.; Prepustnost zlitine je višja od prepustnosti ferita. Feromagnetni material ima pojav magnetne nasičenosti in tok nasičenja.

Induktivnost navitja lahko zagotovi visok tok in visoko induktivnost. Večja kot je prepustnost magnetnega jedra, enaka vrednost zaznavanja, manj navitja, manj navitja lahko zmanjša upornost enosmernega toka; Enako velikost, manj navitja je mogoče naviti debelo, izboljšati tok.

Poleg tega se pri zasnovi napajalnika pogosto srečujemo s problemom tuljenja induktivnosti, bistvo je, da sprememba magnetnega polja povzroči prevodnik, to je tresenje tuljave, frekvenca tresljaja je samo v zvoku razpon, lahko človeško uho sliši, zlitina integrirana induktivnost oblikovanja, bolj čvrsta, lahko zmanjša vibracije.

2.2 Večplastni induktor (večplastni tip)

Proizvodni proces večplastnih induktorjev čipov: feritna ali keramična pasta se posuši in oblikuje, prevodna pasta se izmenično tiska, integrirana struktura pa se oblikuje s laminacijo in sintranjem.

Večplastna tuljava za čipe je manjša od navitne tuljave in ima standardizirano ohišje, ki je primerno za samodejno montažo z visoko gostoto. Integrirana struktura, visoka zanesljivost, dobra toplotna odpornost.

2.3 Induktivnost tankega filma (vrsta tankega filma)

Tankoplastni induktorji uporabljajo postopek, podoben proizvodnji IC, plast prevodnega filma je prevlečena na substrat, nato pa se tuljava oblikuje s postopkom fotolitografije, na koncu pa se v pakiranje in obliko doda srednja plast, izolacijska plast in plast elektrode.

Proizvodni proces naprave za tanko plast je prikazan na spodnji sliki

 

 

Natančnost litografskega postopka je visoka, kar ima za posledico ožje črte in ostrejše robove. Zato imajo tankoplastni induktorji

· Manjša velikost, paket 008004

· Manjši korak vrednosti, 0.1nH

· Manjša toleranca, 0.05nH

· Boljša stabilnost frekvence

Tretjič, uporaba in izbira induktorjev

Pri načrtovanju vezja imajo induktorji tri glavne kategorije aplikacij:

· Močnostna induktivnost: uporablja se predvsem za pretvorbo napetosti, običajno uporabljano DCDC vezje za uporabo močnostne induktivnosti;

Ločevalna induktivnost: v glavnem se uporablja za filtriranje hrupa na daljnovodu ali signalnem vodu, ki ga morajo poznati inženirji EMC;

· Visokofrekvenčni induktorji: uporabljajo se predvsem v RF vezjih za doseganje pristranskosti, ujemanja, filtriranja in drugih tokokrogov.

3.1 Induktivnost moči

Močnostni induktorji se običajno uporabljajo v tokokrogih DCDC za vzdrževanje neprekinjenega toka s kopičenjem in sproščanjem energije.

Večina močnostnih induktorjev je navitnih tuljav, ki lahko izboljšajo visok tok in visoko induktivnost.

Večplastnih močnostnih tuljav za čipe je prav tako vedno več, običajno sta vrednost induktivnosti in tok nizka, prednost je, da so stroški nizki, prostornina je izjemno majhna in obstaja več aplikacij v izdelkih z velikimi prostorskimi omejitvami, kot so mobilni telefoni .

 

3.2 Ločevalne tuljave

Ločevalni induktor se imenuje tudi Choke, kar se v učbenikih običajno prevaja kot dušilna tuljava. Vloga ločilnih induktorjev je filtriranje motenj na liniji, ki pripada napravam EMC. Inženirji EMC se večinoma uporabljajo za reševanje težav pri testiranju emisij sevanja (RE) in prevodnih emisij (CE) izdelkov.

Induktorji za ločevanje, običajno razmeroma preproste strukture, večinoma bakrene žice, neposredno navite na feritni obroč.

Induktivnost diferenčnega načina

Induktorji diferencialnega načina so navadni navitni induktorji, ki se uporabljajo za filtriranje nekaterih motenj diferencialnega načina, predvsem za oblikovanje LC filtrov s kondenzatorji za zmanjšanje hrupa napajanja.

Pri 220 V omrežju je motnja diferenčnega načina motnja med fazo L in fazo N. Za POE je to motnja med POE+ in POE-; Pri nizkonapetostnem enosmernem napajalniku na matični plošči je to dejansko hrup napajalnika.

Pri izbiri induktorja diferencialnega načina je treba paziti na naslednje točke:

• enosmerni upor, nazivna napetost in tok za izpolnjevanje delovnih zahtev;

• velikost strukture za izpolnjevanje zahtev izdelka;

• S testiranjem določite frekvenčni pas hrupa in izberite induktor glede na impedančno krivuljo induktorja;

• Načrtovanje LC filtra, omogoča preprost izračun in simulacijo.

Skupni način induktorjev

Skupni način induktorja navija dve tuljavi z enakim številom ovojev in nasprotnimi smermi na isti feritni obroč.

 

Induktorji skupnega načina, kot je prikazano zgoraj:

· Ko komponenta skupnega načina teče skozi induktor skupnega načina, se bo v obeh tuljavah oblikovalo magnetno polje v isti smeri v skladu s pravilom desne roke, kar je enakovredno visoki induktivnosti signala skupnega načina ;

· Ko komponenta diferencialnega načina teče skozi skupni induktor, se v skladu s pravilom desne roke v obeh tuljavah oblikujejo magnetni polji v nasprotnih smereh in se medsebojno izničijo, kar je enakovredno nizki induktivni reaktanci na signal diferencialnega načina .

Drug način razumevanja: ko V+ teče skozi frekvenco skupnega načina motenj, bo oblikovano izmenično magnetno polje oblikovalo induciran tok na drugi tuljavi, po pravilu leve roke je smer induciranega toka nasprotna smeri skupna interferenca na V-, ki izniči del skupne motnje.

Induktorji običajnega načina se večinoma uporabljajo v dvožilnih ali diferencialnih sistemih, kot so omrežje 220 V, vodilo CAN, signal USB, signal HDMI in tako naprej. Uporablja se za filtriranje skupnih motenj, medtem ko je uporabna diferencialna slabitev signala majhna.

Pri izbiri skupnega načina induktorja morate biti pozorni na naslednje točke:

· Impedanca enosmernega toka mora biti nizka in ne sme imeti velikega vpliva na napetost ali uporabne signale;

· Za električne vode velja, da nazivna napetost in tok izpolnjujeta delovne zahteve;

· Frekvenčni pas skupnih motenj se določi s testiranjem in skupna impedanca mora biti visoka v tem frekvenčnem pasu;

· Impedanca diferenčnega načina mora biti majhna, kar ne more imeti velikega vpliva na kakovost diferenčnega signala;

Upoštevajte velikost paketa, naredite načrt združljivosti. Na primer, navadne induktorje za signale USB je mogoče izbrati tako, da so združljive z dvema uporoma 0402, in ko običajne induktorje ne potrebujete, je mogoče upore 0402 neposredno zvariti, da zmanjšate stroške.

Za več informacij nas kontaktirajte nasales@xfullstar.com