Kako odabrati induktore?

Prvo, osnovni princip induktivnosti

Induktori, zajedno sa kondenzatorima i otpornicima, tri su osnovna pasivna uređaja u elektronici. Funkcija induktora je pohranjivanje električne energije u obliku energije magnetskog polja.

Uzimajući za primjer cilindrični kalem, ukratko je predstavljen osnovni princip induktivnosti.

Kao što je prikazano na gornjoj slici, kada konstantna struja teče kroz zavojnicu, formira se statičko magnetsko polje u naznačenom smjeru prema pravilu desne spirale. Induktor teče kroz naizmjeničnu struju, generirano magnetsko polje je naizmjenično magnetsko polje, promjenjivo magnetsko polje stvara električno polje, a indukciona elektromotorna sila na zavojnici stvara indukovanu struju:

· Kada se struja povećava, magnetno polje postaje jače, a smjer promjene magnetnog polja je isti kao i originalno magnetsko polje. Prema pravilu lijeve spirale, generirana inducirana struja je u suprotnom smjeru od originalne struje, a struja induktivnosti se smanjuje;

· Kada se struja promijeni, magnetsko polje postaje slabije, a smjer promjene magnetnog polja je suprotan smjeru originalnog magnetnog polja. Prema pravilu lijeve spirale, generirana inducirana struja je u istom smjeru kao i originalna struja, a struja induktora postaje veća.

Ovo je Lenzov zakon, a krajnji efekat je da će induktor spriječiti promjenu struje koja teče kroz nju, odnosno induktor ima visok otpor naizmjenične struje. Za istu induktivnost, što je veća brzina promjene struje, veća je indukovana struja i veća impedansa induktivnosti; Ako je ista brzina promjene struje, različiti induktori, ako je inducirana struja veća, tada induktor ima veću impedanciju.

Može se vidjeti da je veličina induktivnosti povezana s veličinom zavojnice i materijalom unutrašnjeg jezgra.

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

· Žica namotana u zavojnicu nije idealan provodnik i postoji određeni otpor;

· Magnetsko jezgro induktivnosti ima određeni gubitak toplote;

· Postoji raspoređeni kapacitet između provodnika unutar induktora.

Stoga je potrebno koristiti složeniji model za predstavljanje stvarne induktivnosti, a uobičajeni ekvivalentni model je sljedeći:

Forma ekvivalentnog modela može biti različita, ali bi trebala biti u stanju da odražava gubitak i distribuirani kapacitet. Prema ekvivalentnom modelu mogu se definirati dva važna parametra stvarne induktivnosti.

Frekvencija samorezonancije

Zbog postojanja Cp, zajedno sa L nastaje rezonantni krug čija je rezonantna frekvencija samorezonantna frekvencija induktora. Prije samorezonantne frekvencije, impedancija induktora raste s povećanjem frekvencije. Nakon samorezonantne frekvencije, impedancija induktora opada kako frekvencija raste, a prikazuje se kapacitivnost.

Faktor kvaliteta

To jest, Q vrijednost induktora, omjer induktivne pohranjene snage i snage gubitka, što je veća Q vrijednost, to je manji gubitak induktora, a impedansa induktora istosmjerne struje je direktno povezana s parametrom . Samorezonantna frekvencija i Q vrijednost su ključni parametri visokofrekventnih induktora

Drugo, procesna struktura induktivnosti

Proces induktivnosti može se grubo podijeliti u 3 vrste:

2.1 Vrsta namotane žice (vrsta namotane žice)

Kao što ime sugerira, bakrena žica je namotana oko magnetnog jezgra kako bi se formirala zavojnica, a postoje dva načina za namotavanje žice:

Okrugla rana

Cilindrični namotaj je uobičajen i ima širok spektar primjena, kao što su:

Ravna rana

Prednost planarnog namotaja je očigledna, odnosno smanjena je visina uređaja. Iz prethodne formule se može vidjeti da što je veća permeabilnost magnetnog jezgra, to je veća vrijednost induktivnosti, a magnetsko jezgro može biti

· Nemagnetni materijali: kao što su vazdušno jezgro, keramičko jezgro, čini se da se ne može nazvati magnetnim jezgrom; Ova vrijednost induktivnosti je mala, ali u osnovi nema struje zasićenja

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

Induktivnost namotaja može pružiti visoku struju i visoku induktivnost. Što je veća propusnost magnetnog jezgra, ista senzorna vrijednost, manje namotaja, manje namotaja mogu smanjiti DC otpor; Ista veličina, manje namota može se namotati debelo, poboljšati struju.

Osim toga, u dizajnu napajanja često se susreću s problemom induktivnog zavijanja, suština je da promjena magnetnog polja uzrokuje provodnik, odnosno vibraciju zavojnice, frekvencija vibracije je samo u audio domet, ljudsko uho može čuti, legure integrirane formiranje induktivnosti, čvršće, može smanjiti vibracije.

2.2 Višeslojni induktor (višeslojni tip)

Proces proizvodnje višeslojnih čip induktora: feritna ili keramička pasta se suši i formira, provodna pasta se naizmjenično štampa, a integrisana struktura se formira laminacijom i sinterovanjem.

Višeslojni čip induktor je manji od induktora za namotaje i ima standardizovani paket, koji je pogodan za automatsku montažu velike gustine. Integrisana struktura, visoka pouzdanost, dobra otpornost na toplotu.

2.3 Induktivnost tankog filma (vrsta tankog filma)

Induktori sa tankim filmom koriste proces sličan proizvodnji IC, sloj provodničkog filma se nanosi na podlogu, a zatim se zavojnica formira postupkom fotolitografije, a na kraju se srednji sloj, izolacijski sloj i sloj elektrode dodaju u pakiranje i oblik.

Proces proizvodnje tankoslojnog uređaja prikazan je na donjoj slici

 

 

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

· Manja veličina, 008004 pakovanje

· Manji korak vrijednosti, 0.1nH

· Manja tolerancija, 0.05nH

· Bolja stabilnost frekvencije

Treće, primjena i izbor induktora

U dizajnu kola, induktori imaju tri glavne kategorije aplikacija:

· Induktivnost snage: uglavnom se koristi za konverziju napona, najčešće korišteno DCDC kolo za korištenje induktivnosti snage;

Induktivnost razdvajanja: uglavnom se koristi za filtriranje šuma na dalekovodu ili signalnoj liniji, EMC inženjeri bi trebali biti upoznati s tim;

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

3.1 Induktivnost snage

Induktori snage se obično koriste u DCDC kolima za održavanje kontinuirane struje akumuliranjem i oslobađanjem energije.

Većina induktora snage su induktori za namotaje, koji mogu poboljšati visoku struju i visoku induktivnost.

Višeslojnih induktora za snagu čipa je također sve više, obično su vrijednost induktivnosti i struja niske, prednost je što je cijena niska, volumen je ultra mali, a ima više aplikacija u proizvodima s velikim ograničenjem prostora kao što su mobilni telefoni .

 

3.2 Razdvojni induktori

Induktor za razdvajanje naziva se i prigušnica, što se u udžbenicima obično prevodi kao prigušnica. Uloga decoupling induktora je da filtriraju smetnje na liniji, koja pripada EMC uređajima, EMC inženjeri se uglavnom koriste za rješavanje problema testiranja emisije zračenja (RE) i konduktirane emisije (CE) proizvoda.

Induktori za razdvajanje, obično relativno jednostavne strukture, uglavnom bakrene žice direktno namotane na feritni prsten.

Induktivnost diferencijalnog moda

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

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

Izbor induktora diferencijalnog načina rada treba obratiti pažnju na sljedeće točke:

• DC otpor, nazivni napon i struja, da zadovolji radne zahtjeve;

• Veličina strukture koja zadovoljava zahtjeve proizvoda;

• Odrediti frekvencijski opseg šuma kroz testiranje i odabrati induktor prema krivu impedanse induktora;

• Dizajn LC filtera, može napraviti jednostavan proračun i simulaciju.

Common mode induktori

Induktor zajedničkog moda je da namota dva namotaja s istim brojem zavoja i suprotnim smjerovima na isti feritni prsten.

 

Induktori uobičajenog načina rada kao što je prikazano gore:

· Kada komponenta zajedničkog moda teče kroz induktor zajedničkog moda, magnetsko polje u istom smjeru će se formirati u dvije zavojnice prema pravilu desne ruke, što je ekvivalentno visokoj induktivnosti zajedničkog signala ;

· Kada komponenta diferencijalnog moda teče kroz induktor zajedničkog moda, prema pravilu desne strane, magnetna 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 da se shvati: kada V+ teče kroz frekvenciju interferencije zajedničkog moda, formirano naizmjenično magnetsko polje će formirati indukovanu struju na drugom kalemu, prema pravilu lijeve strane, smjer inducirane struje je suprotan od smjera smetnje zajedničkog načina na V-, što poništava dio smetnje zajedničkog načina rada.

Induktori uobičajenog načina rada se uglavnom koriste u dvožičnim ili diferencijalnim sistemima, kao što su 220V mreža, CAN sabirnica, USB signal, HDMI signal i tako dalje. Koristi se za filtriranje smetnji zajedničkog moda, dok je korisno slabljenje diferencijalnog signala malo.

Pri odabiru induktora za uobičajeni način rada treba obratiti pažnju na sljedeće točke:

· DC impedansa treba da bude niska i ne može imati veliki uticaj na napon ili korisne signale;

· Za električne vodove, nazivni napon i struja treba uzeti u obzir da ispunjavaju radne zahtjeve;

· Frekvencijski opseg smetnji zajedničkog moda određuje se testiranjem, a impedansa zajedničkog moda treba da bude visoka u ovom frekventnom opsegu;

· Impedancija diferencijalnog moda treba da bude mala, što ne može imati veliki uticaj na kvalitet diferencijalnog signala;

Uzmite u obzir veličinu paketa, napravite dizajn kompatibilnosti. Na primjer, induktori zajedničkog moda za USB signale mogu se odabrati tako da budu kompatibilni sa dva otpornika 0402, a kada induktori zajedničkog načina rada nisu potrebni, 0402 otpornici se mogu direktno zavariti kako bi se smanjili troškovi.

Za više informacija, kontaktirajte nas nasales@xfullstar.com