Hvordan vælger man induktorer?

For det første det grundlæggende princip for induktans

Induktorer, sammen med kondensatorer og modstande, er tre grundlæggende passive enheder inden for elektronik. Funktionen af ​​induktorer er at lagre elektrisk energi i form af magnetisk feltenergi.

Tager man cylindrisk spole som et eksempel, introduceres det grundlæggende princip for induktans kort.

Som vist på figuren ovenfor, når en konstant strøm løber gennem spolen, dannes et statisk magnetfelt i den angivne retning i henhold til højre helix-reglen. Induktoren strømmer gennem vekselstrømmen, det genererede magnetfelt er det vekslende magnetfelt, det skiftende magnetfelt genererer et elektrisk felt, og induktions elektromotoriske kraft på spolen genererer den inducerede strøm:

· Når strømmen stiger, bliver magnetfeltet stærkere, og retningen af ​​magnetfeltet ændres er den samme som i det oprindelige magnetfelt. Ifølge den venstre spiralregel er den genererede inducerede strøm i modsat retning af den oprindelige strøm, og induktansstrømmen falder;

· Når strømmen ændrer sig, bliver magnetfeltet svagere, og retningen af ​​magnetfeltet ændres er modsat retningen af ​​det oprindelige magnetfelt. Ifølge venstrespiralreglen er den genererede inducerede strøm i samme retning som den oprindelige strøm, og induktorstrømmen bliver større.

Dette er Lenz' lov, og sluteffekten er, at induktoren vil forhindre, at strømmen, der løber igennem den, ændres, det vil sige, at induktoren har en høj modstand mod vekselstrømmen. For den samme induktans, jo højere strømændringshastigheden er, jo større er den inducerede strøm, og jo højere impedansen af ​​induktansen; Hvis den samme strømændringshastighed, forskellige induktorer, hvis den genererede inducerede strøm er større, præsenterer induktoren en højere impedans.

Det kan ses, at størrelsen af ​​induktansen er relateret til størrelsen af ​​spolen og materialet i den indre kerne.

Egenskaberne ved faktisk induktans er ikke kun induktansens rolle, men også andre faktorer, såsom:

· Tråden viklet ind i spolen er ikke en ideel leder, og der er en vis modstand;

· Den magnetiske kerne af induktans har et vist varmetab;

· Der er en fordelt kapacitans mellem lederne inde i induktoren.

Derfor er det nødvendigt at bruge en mere kompleks model til at repræsentere den faktiske induktans, og den almindeligt anvendte ækvivalente model er som følger:

Den tilsvarende modelform kan være anderledes, men den bør være i stand til at afspejle tabet og den distribuerede kapacitet. Ifølge den tilsvarende model kan to vigtige parametre for den faktiske induktans defineres.

Selvresonansfrekvens

På grund af eksistensen af ​​Cp dannes et resonanskredsløb sammen med L, hvis resonansfrekvens er induktorens selvresonansfrekvens. Før selvresonansfrekvensen stiger induktorens impedans med frekvensstigningen. Efter selvresonansfrekvensen falder induktorens impedans, når frekvensen stiger, og kapacitansen præsenteres.

Kvalitetsfaktor

Det vil sige, Q-værdien af ​​induktoren, forholdet mellem den induktive lagrede effekt og tabseffekten, jo højere Q-værdien, jo lavere tabet af induktoren, og induktorens jævnstrømsimpedans er direkte relateret til parameteren . Selvresonansfrekvens og Q-værdi er nøgleparametrene for højfrekvente induktorer

For det andet, processtrukturen af ​​induktans

Induktansprocessen kan groft opdeles i 3 slags:

2.1 Wire Wound Type (Wire Wound Type)

Som navnet antyder, er kobbertråden viklet omkring en magnetisk kerne for at danne en spole, og der er to måder at vikle ledningen på:

Rundt sår

Cylindrisk vikling er almindelig og har en bred vifte af anvendelser, såsom:

Fladt sår

Fordelen ved plan vikling er indlysende, det vil sige, at enhedens højde reduceres. Det kan ses af den foregående formel, at jo større permeabiliteten af ​​den magnetiske kerne er, jo større er induktansværdien, og den magnetiske kerne kan være

· Ikke-magnetiske materialer: såsom luftkerne, keramiske kerne, det ser ud til, at det ikke kan kaldes magnetisk kerne; Denne induktansværdi er lille, men der er stort set ingen mætningsstrøm

· Ferromagnetiske materialer: såsom ferrit, Permo-legering osv.; Legeringens permeabilitet er højere end ferritens. Ferromagnetisk materiale har magnetisk mætningsfænomen og mætningsstrøm.

Viklingsinduktans kan give høj strøm og høj induktans. Jo større den magnetiske kerne-permeabilitet, den samme føleværdi, mindre vikling, mindre vikling kan reducere DC-modstanden; Den samme størrelse, mindre vikling kan vikles tykt, forbedre strømmen.

Derudover, i strømforsyningsdesignet, støder man ofte på problemet med induktanshyl, essensen er, at ændringen af ​​magnetfeltet forårsager lederen, det vil sige vibrationen af ​​spolen, frekvensen af ​​vibrationen er kun i lyden rækkevidde, det menneskelige øre kan høre, legeringens integrerede formningsinduktans, mere fast, kan reducere vibrationer.

2.2 Flerlags induktor (flerlagstype)

Produktionsprocessen for flerlags chipinduktorer: ferrit eller keramisk pasta tørres og dannes, den ledende pasta udskrives skiftevis, og den integrerede struktur dannes ved laminering og sintring.

Flerlags chipinduktoren er mindre end viklingsspolen og har en standardiseret pakke, som er velegnet til automatisk højdensitetsmontering. Integreret struktur, høj pålidelighed, god varmebestandighed.

2.3 Tyndfilmsinduktans (tyndfilmstype)

Tyndfilmsinduktorer bruger en proces, der ligner IC-produktion, et lag af lederfilm belægges på substratet, og derefter dannes spolen ved fotolitografiproces, og til sidst tilføjes mellemlaget, isoleringslaget og elektrodelaget til emballage og form.

Produktionsprocessen for tyndfilmsanordningen er vist i figuren nedenfor

 

 

Præcisionen af ​​litografiprocessen er høj, hvilket resulterer i smallere linjer og skarpere kanter. Derfor har tyndfilmsspoler

· Mindre størrelse, 008004 pakke

· Mindre værditrin, 0.1nH

· Mindre tolerance, 0.05nH

· Bedre frekvensstabilitet

For det tredje anvendelse og udvælgelse af induktorer

I kredsløbsdesign har induktorer tre hovedkategorier af applikationer:

· Strøminduktans: bruges hovedsageligt til spændingskonvertering, almindeligt anvendt DCDC-kredsløb til at bruge strøminduktans;

Afkoblingsinduktans: Anvendes hovedsageligt til at filtrere støjen på strømledningen eller signalledningen, EMC-ingeniører bør være bekendt med;

· Højfrekvente induktorer: bruges hovedsageligt i RF-kredsløb for at opnå bias, matchning, filtrering og andre kredsløb.

3.1 Effektinduktans

Strøminduktorer bruges almindeligvis i DCDC-kredsløb til at opretholde en kontinuerlig strøm ved at akkumulere og frigive energi.

De fleste strøminduktorer er viklingsspoler, som kan forbedre høj strøm og høj induktans.

Flerlags chip strøminduktorer er også flere og flere, normalt er induktansværdien og strømmen lave, fordelen er, at omkostningerne er lave, volumen er ultra-lille, og der er flere applikationer i produkter med store pladsbegrænsninger, såsom mobiltelefoner .

 

3.2 Afkoblingsspoler

Afkoblingsspolen kaldes også Choke, som normalt oversættes med choker i lærebøger. Rollen af ​​afkoblingsspoler er at bortfiltrere interferens på linjen, som tilhører EMC-enheder, EMC-ingeniører bruges hovedsageligt til at løse testproblemerne med strålingsemission (RE) og gennemført emission (CE) af produkter.

Afkoblingsspoler, som regel relativt simpel struktur, for det meste kobbertråd direkte viklet på ferritringen.

Differential mode induktans

Differential-mode-induktorer er almindelige viklingsspoler, som bruges til at filtrere nogle differential-mode-interferens fra, hovedsageligt til at danne LC-filtre med kondensatorer for at reducere strømforsyningsstøj.

For 220V-nettet er differentialtilstandsinterferens interferensen mellem L-fase og N-fase. For POE er det interferensen mellem POE+ og POE-; For lavspændings DC-strømforsyningen på bundkortet er det faktisk strømforsyningsstøjen.

Valg af induktor for differentialtilstand skal være opmærksom på følgende punkter:

• DC modstand, nominel spænding og strøm, for at opfylde arbejdskravene;

• Strukturstørrelse for at opfylde produktkrav;

• Bestem støjfrekvensbåndet gennem test, og vælg induktoren i henhold til induktorens impedanskurve;

• Design LC-filter, kan lave simpel beregning og simulering.

Common mode induktorer

Den almindelige induktor er at vikle to spoler med det samme antal vindinger og modsatte retninger på den samme ferritring.

 

Common mode induktorer som vist ovenfor:

· Når en common-mode komponent strømmer gennem common-mode induktoren, vil et magnetfelt i samme retning blive dannet i de to spoler i henhold til højrehåndsreglen, hvilket svarer til en høj induktans til common-mode signalet ;

· Når en differential mode komponent strømmer gennem en common mode induktor, vil der ifølge højrehåndsreglen dannes magnetiske felter i modsatte retninger i de to spoler og ophæve hinanden, hvilket svarer til en lav induktiv reaktans på differential mode signalet .

En anden måde at forstå: når V+ flyder gennem en frekvens af common mode interferens, vil det dannede magnetiske vekselfelt danne en induceret strøm på den anden spole, ifølge venstrehåndsreglen er retningen af ​​den inducerede strøm modsat retningen af common mode interferensen på V-, som annullerer en del af common mode interferensen.

Common mode induktorer bruges hovedsageligt i dual-wire eller differentialsystemer, såsom 220V net, CAN bus, USB signal, HDMI signal og så videre. Den bruges til at bortfiltrere common-mode interferens, mens den nyttige differentielle signaldæmpning er lille.

Valg af almindelig induktor skal være opmærksom på følgende punkter:

· DC-impedansen bør være lav og kan ikke have stor indflydelse på spænding eller nyttige signaler;

· For elledninger bør nominel spænding og strøm anses for at opfylde arbejdskravene;

· Frekvensbåndet for common-mode-interferens bestemmes ved test, og common-mode-impedansen bør være høj i dette frekvensbånd;

· Differentialtilstandsimpedansen skal være lille, hvilket ikke kan have stor indflydelse på differentialsignalets kvalitet;

Overvej pakkestørrelse, lav kompatibilitetsdesign. For eksempel kan common mode induktorer til USB-signaler vælges til at være kompatible med to 0402 modstande, og når common mode induktorer ikke er påkrævet, kan 0402 modstande svejses direkte for at reducere omkostningerne.

For mere information, kontakt os venligst påsales@xfullstar.com