Ako vybrať induktory?

Po prvé, základný princíp indukčnosti

Induktory, spolu s kondenzátormi a odpormi sú tri základné pasívne zariadenia v elektronike. Funkciou induktorov je uchovávať elektrickú energiu vo forme energie magnetického poľa.

Na príklade valcovej cievky je stručne predstavený základný princíp indukčnosti.

Ako je znázornené na obrázku vyššie, keď cievkou preteká konštantný prúd, vytvorí sa statické magnetické pole v naznačenom smere podľa pravidla pravej skrutkovice. Induktor preteká striedavým prúdom, generované magnetické pole je striedavé magnetické pole, meniace sa magnetické pole generuje elektrické pole a indukčná elektromotorická sila na cievke generuje indukovaný prúd:

· Keď sa prúd zvýši, magnetické pole zosilnie a smer zmeny magnetického poľa je rovnaký ako smer pôvodného magnetického poľa. Podľa pravidla ľavostrannej špirály je generovaný indukovaný prúd v opačnom smere ako pôvodný prúd a indukčný prúd klesá;

· Pri zmene prúdu magnetické pole zoslabne a smer zmeny magnetického poľa je opačný ako smer pôvodného magnetického poľa. Podľa pravidla ľavostrannej špirály je generovaný indukovaný prúd v rovnakom smere ako pôvodný prúd a induktorový prúd sa zväčšuje.

Toto je Lenzov zákon a konečný efekt je taký, že tlmivka zabráni zmene prúdu, ktorý ňou prechádza, to znamená, že tlmivka má vysoký odpor voči striedavému prúdu. Pre rovnakú indukčnosť platí, že čím vyššia je rýchlosť zmeny prúdu, tým väčší je indukovaný prúd a tým vyššia je impedancia indukčnosti; Ak je rovnaká rýchlosť zmeny prúdu, rôzne induktory, ak je generovaný indukovaný prúd väčší, potom induktor predstavuje vyššiu impedanciu.

Je vidieť, že veľkosť indukčnosti súvisí s veľkosťou cievky a materiálom vnútorného jadra.

Charakteristiky skutočnej indukčnosti nie sú len úlohou indukčnosti, ale aj inými faktormi, ako sú:

· Drôt navinutý do cievky nie je ideálny vodič a existuje určitý odpor;

· Magnetické jadro indukčnosti má určitú tepelnú stratu;

· Medzi vodičmi vo vnútri tlmivky je rozložená kapacita.

Preto je potrebné použiť zložitejší model na vyjadrenie skutočnej indukčnosti a bežne používaný ekvivalentný model je nasledujúci:

Ekvivalentná forma modelu môže byť odlišná, ale mala by byť schopná odrážať stratu a rozloženú kapacitu. Podľa ekvivalentného modelu možno definovať dva dôležité parametre skutočnej indukčnosti.

Frekvencia vlastnej rezonancie

Vďaka existencii Cp vzniká spolu s L rezonančný obvod, ktorého rezonančná frekvencia je samorezonančnou frekvenciou tlmivky. Pred vlastnou rezonančnou frekvenciou sa impedancia induktora zvyšuje so zvyšujúcou sa frekvenciou. Po vlastnej rezonančnej frekvencii sa impedancia induktora znižuje so zvyšujúcou sa frekvenciou a je prezentovaná kapacita.

Faktor kvality

To znamená, že hodnota Q induktora, pomer indukčného uloženého výkonu k stratovému výkonu, čím vyššia je hodnota Q, tým nižšia je strata induktora a impedancia jednosmerného prúdu induktora priamo súvisí s parametrom. . Vlastná rezonančná frekvencia a hodnota Q sú kľúčovými parametrami vysokofrekvenčných induktorov

Po druhé, procesná štruktúra indukčnosti

Proces indukčnosti možno zhruba rozdeliť do 3 druhov:

2.1 Typ vinutia drôtu (typ vinutia drôtu)

Ako už názov napovedá, medený drôt je navinutý okolo magnetického jadra, aby sa vytvorila cievka, a existujú dva spôsoby navíjania drôtu:

Okrúhla rana

Cylindrické vinutie je bežné a má širokú škálu aplikácií, ako napríklad:

Plochá rana

Výhoda rovinného vinutia je zrejmá, to znamená, že výška zariadenia je znížená. Z predchádzajúceho vzorca je zrejmé, že čím väčšia je permeabilita magnetického jadra, tým väčšia je hodnota indukčnosti a magnetické jadro môže byť

· Nemagnetické materiály: ako vzduchové jadro, keramické jadro, zdá sa, že to nemožno nazvať magnetickým jadrom; Táto hodnota indukčnosti je malá, ale v podstate neexistuje saturačný prúd

· Feromagnetické materiály: ako ferit, zliatina Permo atď.; Priepustnosť zliatiny je vyššia ako priepustnosť feritu. Feromagnetický materiál má magnetický saturačný jav a saturačný prúd.

Indukčnosť vinutia môže poskytnúť vysoký prúd a vysokú indukčnosť. Čím väčšia je priepustnosť magnetického jadra, tým rovnaká hodnota snímania, menšie navíjanie, menšie navíjanie môže znížiť jednosmerný odpor; Rovnaká veľkosť, menšie vinutie môže byť navinuté na hrúbku, zlepšiť prúd.

Okrem toho sa pri konštrukcii napájacieho zdroja často stretávame s problémom kvílenia indukčnosti, podstatou je, že zmena magnetického poľa spôsobuje vodič, to znamená vibrácie cievky, frekvencia vibrácií je len vo zvuku rozsah, ľudské ucho môže počuť, zliatina integrovaná tvarovacia indukčnosť, pevnejšia, môže znížiť vibrácie.

2.2 Viacvrstvový induktor (viacvrstvový typ)

Výrobný proces viacvrstvových čipových induktorov: feritová alebo keramická pasta sa suší a formuje, vodivá pasta sa striedavo tlačí a integrovaná štruktúra sa vytvára laminovaním a spekaním.

Viacvrstvový čipový induktor je menší ako induktor vinutia a má štandardizované balenie, ktoré je vhodné pre automatickú montáž s vysokou hustotou. Integrovaná konštrukcia, vysoká spoľahlivosť, dobrá tepelná odolnosť.

2.3 Indukčnosť tenkého filmu (typ tenkého filmu)

Tenkovrstvové induktory používajú proces podobný výrobe IC, vrstva vodivého filmu sa nanesie na substrát a potom sa cievka vytvorí procesom fotolitografie a nakoniec sa do balenia a formovania pridá vrstva média, izolačná vrstva a vrstva elektródy.

Výrobný proces tenkovrstvového zariadenia je znázornený na obrázku nižšie

 

 

Presnosť procesu litografie je vysoká, výsledkom čoho sú užšie línie a ostrejšie hrany. Preto tenkovrstvové induktory majú

· Menšia veľkosť, balenie 008004

· Menší krok hodnoty, 0.1nH

· Menšia tolerancia, 0,05nH

· Lepšia frekvenčná stabilita

Po tretie, aplikácia a výber induktorov

Pri navrhovaní obvodov majú induktory tri hlavné kategórie aplikácií:

· Výkonová indukčnosť: používa sa hlavne na konverziu napätia, bežne používaný obvod DCDC na použitie výkonovej indukčnosti;

Oddeľovacia indukčnosť: používa sa hlavne na odfiltrovanie šumu na elektrickom vedení alebo signálnom vedení, s čím by mali byť oboznámení inžinieri EMC;

· Vysokofrekvenčné tlmivky: používajú sa hlavne v obvodoch RF na dosiahnutie predpätia, prispôsobenia, filtrovania a iných obvodov.

3.1 Výkonová indukčnosť

Silové induktory sa bežne používajú v obvodoch DCDC na udržanie nepretržitého prúdu akumuláciou a uvoľňovaním energie.

Väčšina výkonových induktorov sú vinuté induktory, ktoré môžu zlepšiť vysoký prúd a vysokú indukčnosť.

Viacvrstvových čipových výkonových induktorov je tiež čoraz viac, zvyčajne sú hodnoty indukčnosti a prúdu nízke, výhodou je nízka cena, veľmi malý objem a existuje viac aplikácií v produktoch s veľkými priestorovými obmedzeniami, ako sú mobilné telefóny .

 

3.2 Oddeľovacie tlmivky

Oddeľovacia tlmivka sa tiež nazýva Choke, čo sa v učebniciach zvyčajne prekladá ako tlmivka. Úlohou oddeľovacích tlmiviek je odfiltrovať rušenie na linke, ktorá patrí k EMC zariadeniam, EMC inžinieri sa používajú hlavne na riešenie testovacích problémov emisie žiarenia (RE) a vedenej emisie (CE) produktov.

Oddeľovacie tlmivky, zvyčajne relatívne jednoduchá konštrukcia, väčšinou medený drôt priamo navinutý na feritovom krúžku.

Indukčnosť v diferenciálnom režime

Tlmivky s diferenciálnym režimom sú obyčajné tlmivky vinutia, ktoré sa používajú na odfiltrovanie určitého rušenia v diferenciálnom režime, hlavne na vytvorenie LC filtrov s kondenzátormi na zníženie šumu napájania.

Pre 220V sieť je rušenie v diferenciálnom režime rušením medzi L fázou a N fázou. Pre POE je to rušenie medzi POE+ a POE-; Pre nízkonapäťový jednosmerný zdroj na základnej doske je to v skutočnosti šum napájacieho zdroja.

Pri výbere induktora v diferenciálnom režime je potrebné venovať pozornosť nasledujúcim bodom:

• DC odpor, menovité napätie a prúd, aby sa splnili pracovné požiadavky;

• Veľkosť konštrukcie, aby spĺňala požiadavky na produkt;

• Testovaním stanovte frekvenčné pásmo šumu a vyberte tlmivku podľa impedančnej krivky tlmivky;

• Navrhnite LC filter, dokáže jednoduchý výpočet a simuláciu.

Induktory spoločného režimu

Induktor so spoločným režimom má navíjať dve cievky s rovnakým počtom závitov a opačnými smermi na rovnaký feritový krúžok.

 

Induktory spoločného režimu, ako je uvedené vyššie:

· Keď súčiastka s bežným režimom prúdi cez induktor všeobecného režimu, v dvoch cievkach sa vytvorí magnetické pole v rovnakom smere podľa pravidla pravej ruky, čo je ekvivalentné vysokej indukčnosti signálu bežného režimu ;

· Keď komponent diferenciálneho režimu prúdi cez induktor so spoločným režimom, podľa pravidla pravej ruky sa v dvoch cievkach vytvoria magnetické polia v opačných smeroch a navzájom sa rušia, čo je ekvivalentné nízkej indukčnej reaktancii k signálu diferenciálneho režimu .

Ďalší spôsob, ako pochopiť: keď V+ preteká frekvenciou rušenia v spoločnom režime, vytvorené striedavé magnetické pole vytvorí indukovaný prúd na druhej cievke, podľa pravidla ľavej ruky je smer indukovaného prúdu opačný ako smer rušenia spoločného režimu na V-, ktoré rušia časť rušenia spoločného režimu.

Tlmivky so spoločným režimom sa používajú hlavne v dvojvodičových alebo diferenciálnych systémoch, ako je 220V sieť, zbernica CAN, signál USB, signál HDMI atď. Používa sa na odfiltrovanie rušenia v bežnom režime, zatiaľ čo užitočný diferenciálny útlm signálu je malý.

Pri výbere induktora spoločného režimu je potrebné venovať pozornosť nasledujúcim bodom:

· DC impedancia by mala byť nízka a nemôže mať veľký vplyv na napätie alebo užitočné signály;

· V prípade elektrických vedení by sa menovité napätie a prúd mali zvážiť tak, aby spĺňali pracovné požiadavky;

· Frekvenčné pásmo bežného rušenia je určené testovaním a impedancia bežného režimu by mala byť v tomto frekvenčnom pásme vysoká;

· Impedancia diferenciálneho režimu by mala byť malá, čo nemôže mať veľký vplyv na kvalitu diferenciálneho signálu;

Zvážte veľkosť balenia, urobte návrh kompatibility. Napríklad tlmivky so spoločným režimom pre signály USB možno vybrať tak, aby boli kompatibilné s dvoma odpormi 0402, a keď sa nevyžadujú tlmivky so spoločným režimom, možno rezistory 0402 priamo privariť, aby sa znížili náklady.

Pre viac informácií nás prosím kontaktujte nasales@xfullstar.com