Kako odabrati induktore?

Prvo, osnovni princip induktiviteta

Induktori, uz kondenzatore i otpornike, tri su osnovna pasivna uređaja u elektronici. Funkcija induktora je pohranjivanje električne energije u obliku energije magnetskog polja.

Uzimajući kao primjer cilindrični svitak, ukratko se predstavlja osnovni princip induktiviteta.

Kao što je prikazano na gornjoj slici, kada konstantna struja teče kroz zavojnicu, formira se statičko magnetsko polje u naznačenom smjeru u skladu s pravilom desne spirale. Induktor teče kroz izmjeničnu struju, generirano magnetsko polje je izmjenično magnetsko polje, promjenjivo magnetsko polje stvara električno polje, a indukcijska elektromotorna sila na zavojnici stvara induciranu struju:

· Kada struja raste, magnetsko polje postaje jače, a smjer promjene magnetskog polja je isti kao i kod izvornog magnetskog polja. Prema pravilu lijeve spirale, generirana inducirana struja je u suprotnom smjeru od izvorne struje, a struja induktiviteta opada;

· Kada se struja mijenja, magnetsko polje postaje slabije, a smjer magnetskog polja se mijenja suprotno od smjera izvornog magnetskog polja. Prema pravilu lijeve spirale, generirana inducirana struja je u istom smjeru kao izvorna struja, a struja induktora postaje veća.

To je Lenzov zakon, a krajnji učinak je da će induktor spriječiti promjenu struje koja kroz njega teče, odnosno induktor ima veliki otpor na izmjeničnu struju. Za isti induktivitet, što je veća brzina promjene struje, veća je inducirana struja i veća impedancija induktiviteta; Ako je ista brzina promjene struje, različiti induktori, ako je generirana inducirana struja veća, tada induktor ima veću impedanciju.

Može se vidjeti da je veličina induktiviteta povezana s veličinom svitka i materijalom unutarnje jezgre.

Karakteristike stvarne induktivnosti nisu samo uloga induktivnosti, već i drugi čimbenici, kao što su:

· Žica namotana u zavojnicu nije idealan vodič, a postoji i određeni otpor;

· Magnetska jezgra induktiviteta ima određeni gubitak topline;

· Postoji raspoređeni kapacitet između vodiča unutar induktora.

Stoga je potrebno koristiti složeniji model za predstavljanje stvarnog induktiviteta, a uobičajeno korišteni ekvivalentni model je sljedeći:

Ekvivalentni oblik modela može biti drugačiji, ali bi trebao moći odražavati gubitak i raspodijeljeni kapacitet. Prema ekvivalentnom modelu mogu se definirati dva važna parametra stvarnog induktiviteta.

Frekvencija vlastite rezonancije

Zbog postojanja Cp zajedno s L formira se rezonantni krug čija je rezonantna frekvencija vlastita rezonantna frekvencija induktora. Prije vlastite rezonantne frekvencije, impedancija induktora raste s porastom frekvencije. Nakon vlastite rezonantne frekvencije, impedancija induktora opada kako frekvencija raste, a kapacitivnost je prikazana.

Faktor kvalitete

To jest, Q vrijednost induktora, omjer induktivne pohranjene snage i snage gubitka, što je veća Q vrijednost, manji su gubici induktora, a impedancija istosmjerne struje induktora izravno je povezana s parametrom . Vlastita rezonantna frekvencija i Q vrijednost ključni su parametri visokofrekventnih induktora

Drugo, procesna struktura induktiviteta

Proces induktivnosti može se grubo podijeliti u 3 vrste:

2.1 Vrsta namotane žice (vrsta namotane žice)

Kao što naziv sugerira, bakrena žica je omotana oko magnetske jezgre kako bi se formirala zavojnica, a postoje dva načina namotavanja žice:

Okrugla rana

Cilindrični namot je uobičajen i ima širok raspon primjena, kao što su:

Ravna rana

Prednost planarnog namota je očigledna, odnosno smanjena je visina uređaja. Iz prethodne formule se vidi da što je veća permeabilnost magnetske jezgre, to je veća vrijednost induktiviteta, a magnetska jezgra može biti

· Nemagnetski materijali: kao što su zračna jezgra, keramička jezgra, čini se da se ne može nazvati magnetskom jezgrom; Ova vrijednost induktiviteta je mala, ali u osnovi nema struje zasićenja

· Feromagnetski materijali: kao što su ferit, Permo legura, itd.; Propusnost legure veća je od ferita. Feromagnetski materijal ima fenomen magnetskog zasićenja i struju zasićenja.

Induktivitet namota može osigurati visoku struju i visok induktivitet. Što je veća propusnost magnetske jezgre, ista vrijednost senzora, manje namota, manje namota može smanjiti DC otpor; Ista veličina, manje namota može se namotati debelo, poboljšati struju.

Osim toga, u dizajnu napajanja često se susreće problem zavijanja induktiviteta, bit je da promjena magnetskog polja uzrokuje vodič, odnosno vibraciju zavojnice, frekvencija vibracije je samo u zvuku raspona, ljudsko uho može čuti, induktivitet oblikovanja integrirane legure, čvršći, može smanjiti vibracije.

2.2 Višeslojni induktor (višeslojni tip)

Proces proizvodnje višeslojnih čip induktora: feritna ili keramička pasta se suši i oblikuje, vodljiva pasta se naizmjenično tiska, a integrirana struktura se formira laminacijom i sinteriranjem.

Višeslojni čip induktor je manji od induktora za namatanje i ima standardizirano pakiranje koje je prikladno za automatsku montažu visoke gustoće. Integrirana struktura, visoka pouzdanost, dobra otpornost na toplinu.

2.3 Induktivnost tankog filma (vrsta tankog filma)

Induktori s tankim filmom koriste postupak sličan proizvodnji IC-a, sloj filma vodiča postavlja se na podlogu, a zatim se zavojnica oblikuje postupkom fotolitografije, a na kraju se srednji sloj, izolacijski sloj i sloj elektrode dodaju u pakiranje i oblik.

Proces proizvodnje uređaja za tanki film prikazan je na donjoj slici

 

 

Preciznost procesa litografije je visoka, što rezultira užim linijama i oštrijim rubovima. Stoga tankoslojni induktori imaju

· Manja veličina, 008004 paket

· Manji korak vrijednosti, 0.1nH

· Manja tolerancija, 0.05nH

· Bolja stabilnost frekvencije

Treće, primjena i izbor induktora

U dizajnu sklopova, induktori imaju tri glavne kategorije primjena:

· Induktivitet snage: uglavnom se koristi za pretvorbu napona, često se koristi DCDC krug za korištenje induktiviteta snage;

Razdvojni induktivitet: uglavnom se koristi za filtriranje buke na dalekovodu ili signalnom vodu, s čime bi EMC inženjeri trebali biti upoznati;

· Visokofrekventni induktori: uglavnom se koriste u RF krugovima za postizanje pristranosti, usklađivanja, filtriranja i drugih krugova.

3.1 Induktivitet snage

Energetski induktori obično se koriste u DCDC krugovima za održavanje kontinuirane struje akumuliranjem i otpuštanjem energije.

Većina energetskih induktora su namotani induktori, koji mogu poboljšati veliku struju i visok induktivitet.

Višeslojni induktori snage čipa također su sve veći, obično su vrijednost induktiviteta i struja niske, prednost je u tome što je cijena niska, volumen je ultra-mali, a postoji više primjena u proizvodima s velikim prostornim ograničenjima kao što su mobilni telefoni .

 

3.2 Induktori za odvajanje

Induktor za odvajanje također se naziva i prigušnica, što se u udžbenicima obično prevodi kao prigušnica. Uloga induktora za odvajanje je filtriranje smetnji na liniji, što pripada EMC uređajima, EMC inženjeri se uglavnom koriste za rješavanje problema ispitivanja emisije zračenja (RE) i dirigirane emisije (CE) proizvoda.

Induktori za odvajanje, obično relativno jednostavne strukture, uglavnom bakrene žice izravno namotane na feritni prsten.

Induktivnost diferencijalnog moda

Induktori diferencijalnog načina su obični namotani induktori koji se koriste za filtriranje nekih smetnji diferencijalnog načina rada, uglavnom za formiranje LC filtara s kondenzatorima za smanjenje buke napajanja.

Za mrežu od 220 V, interferencija diferencijalnog načina je interferencija između L faze i N faze. Za POE, to je interferencija između POE+ i POE-; Za niskonaponsko istosmjerno napajanje na matičnoj ploči, to je zapravo šum napajanja.

Pri odabiru induktora diferencijalnog načina rada potrebno je obratiti pozornost na sljedeće točke:

• DC otpor, nazivni napon i struja, kako bi se zadovoljili radni zahtjevi;

• Veličina strukture koja zadovoljava zahtjeve proizvoda;

• Testiranjem odredite frekvencijski pojas buke i odaberite induktor prema krivulji impedancije induktora;

• Dizajnirajte LC filtar, može napraviti jednostavan izračun i simulaciju.

Induktori zajedničkog načina rada

Induktor zajedničkog načina namotava dvije zavojnice s istim brojem zavoja i suprotnim smjerovima na isti feritni prsten.

 

Induktori zajedničkog načina rada kao što je prikazano gore:

· Kada komponenta zajedničkog načina protječe kroz zavojnicu zajedničkog načina, magnetsko polje u istom smjeru formirat će se u dvije zavojnice prema pravilu desne ruke, što je ekvivalentno visokom induktivitetu signala zajedničkog načina ;

· Kada komponenta diferencijalnog moda teče kroz induktor zajedničkog moda, prema pravilu desne ruke, magnetska polja u suprotnim smjerovima će se formirati u dvije zavojnice i poništiti jedno drugo, što je ekvivalentno niskoj induktivnoj reaktanciji na signal diferencijalnog moda .

Drugi način razumijevanja: kada V+ teče kroz frekvenciju zajedničkog moda interferencije, formirano izmjenično magnetsko polje će formirati induciranu struju na drugoj zavojnici, prema pravilu lijeve ruke, smjer inducirane struje je suprotan smjeru zajedničke smetnje na V-, čime se poništava dio zajedničkih smetnji.

Induktori uobičajenog načina uglavnom se koriste u dvožilnim ili diferencijalnim sustavima, kao što su 220 V mreža, CAN sabirnica, USB signal, HDMI signal i tako dalje. Koristi se za filtriranje zajedničkih smetnji, dok je korisna diferencijalna atenuacija signala mala.

Pri odabiru induktora uobičajenog načina rada potrebno je obratiti pozornost na sljedeće točke:

· DC impedancija treba biti niska i ne može imati veliki utjecaj na napon ili korisne signale;

· Za vodove treba smatrati da nazivni napon i struja zadovoljavaju radne zahtjeve;

· Frekvencijski pojas zajedničkih smetnji određuje se ispitivanjem, a impedancija zajedničkog načina rada treba biti visoka u tom frekvencijskom pojasu;

· Impedancija diferencijalnog moda treba biti mala, što ne može imati veliki utjecaj na kvalitetu diferencijalnog signala;

Razmotrite veličinu paketa, izradite dizajn kompatibilnosti. Na primjer, induktori uobičajenog načina rada za USB signale mogu se odabrati tako da budu kompatibilni s dva otpornika 0402, a kada induktori zajedničkog načina rada nisu potrebni, otpornici 0402 mogu se izravno zavariti kako bi se smanjili troškovi.

Za više informacija kontaktirajte nas nasales@xfullstar.com