Bagaimana cara memilih induktor?

Pertama, prinsip dasar induktansi

Induktor, bersama dengan kapasitor dan resistor, adalah tiga perangkat pasif dasar dalam elektronik. Fungsi induktor adalah menyimpan energi listrik dalam bentuk energi medan magnet.

Mengambil kumparan silinder sebagai contoh, prinsip dasar induktansi diperkenalkan secara singkat.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas, ketika arus konstan mengalir melalui kumparan, medan magnet statis terbentuk dalam arah yang ditunjukkan sesuai dengan aturan heliks kanan. Induktor mengalir melalui arus bolak-balik, medan magnet yang dihasilkan adalah medan magnet bolak-balik, medan magnet yang berubah menghasilkan medan listrik, dan gaya gerak listrik induksi pada kumparan menghasilkan arus induksi:

· Ketika arus bertambah, medan magnet menjadi lebih kuat, dan arah perubahan medan magnet sama dengan arah medan magnet aslinya. Menurut aturan spiral kiri, arus induksi yang dihasilkan berlawanan arah dengan arus asli, dan arus induktansi berkurang;

· Ketika arus berubah, medan magnet menjadi lemah, dan arah perubahan medan magnet berlawanan dengan arah medan magnet aslinya. Menurut aturan spiral kiri, arus induksi yang dihasilkan searah dengan arus asli, dan arus induktor menjadi lebih besar.

Ini adalah hukum Lenz, dan efek akhirnya adalah induktor akan mencegah perubahan arus yang mengalir melaluinya, yaitu induktor memiliki resistansi yang tinggi terhadap arus bolak-balik. Untuk induktansi yang sama, semakin tinggi laju perubahan arus, semakin besar arus induksi, dan semakin tinggi impedansi induktansi; Jika laju perubahan arus sama, induktor berbeda, jika arus induksi yang dihasilkan lebih besar, maka induktor menyajikan impedansi yang lebih tinggi.

Terlihat bahwa besar kecilnya induktansi berhubungan dengan ukuran kumparan dan bahan inti bagian dalam.

Ciri-ciri induktansi sebenarnya tidak hanya peranan induktansinya saja, tetapi juga faktor-faktor lain, seperti:

· Kawat yang dililitkan pada kumparan bukanlah konduktor yang ideal, dan terdapat hambatan tertentu;

· Inti magnetik induktansi memiliki kehilangan panas tertentu;

· Ada kapasitansi terdistribusi antara konduktor di dalam induktor.

Oleh karena itu, perlu menggunakan model yang lebih kompleks untuk merepresentasikan induktansi sebenarnya, dan model ekuivalen yang umum digunakan adalah sebagai berikut:

Bentuk model ekuivalennya mungkin berbeda, namun harus mampu mencerminkan kerugian dan kapasitansi terdistribusi. Menurut model ekuivalen, dua parameter penting dari induktansi aktual dapat ditentukan.

Frekuensi Resonansi Diri

Karena adanya Cp, maka terbentuklah rangkaian resonansi bersama dengan L, yang frekuensi resonansinya merupakan frekuensi resonansi diri induktor. Sebelum frekuensi resonansi diri, impedansi induktor meningkat seiring dengan peningkatan frekuensi. Setelah frekuensi resonansi diri, impedansi induktor berkurang seiring dengan meningkatnya frekuensi, dan kapasitansi ditampilkan.

Faktor kualitas

Artinya, nilai Q induktor, rasio daya tersimpan induktif dengan daya rugi, semakin tinggi nilai Q, semakin rendah rugi-rugi induktor, dan impedansi arus searah induktor berhubungan langsung dengan parameter . Frekuensi resonansi diri dan nilai Q adalah parameter kunci induktor frekuensi tinggi

Kedua, struktur proses induktansi

Proses induktansi secara kasar dapat dibagi menjadi 3 macam:

2.1 Jenis Luka Kawat (Jenis Luka Kawat)

Seperti namanya, kawat tembaga dililitkan pada inti magnet hingga membentuk kumparan, dan ada dua cara untuk melilitkan kawat tersebut:

Luka Bulat

Gulungan silinder umum digunakan dan memiliki berbagai aplikasi, seperti:

Luka Rata

Keuntungan belitan planar jelas, yaitu ketinggian perangkat berkurang. Terlihat dari rumus sebelumnya bahwa semakin besar permeabilitas inti magnet maka semakin besar nilai induktansinya, dan inti magnet tersebut dapat

· Bahan non-magnetik: seperti inti udara, inti keramik, sepertinya tidak bisa disebut inti magnet; Nilai induktansinya kecil, tetapi pada dasarnya tidak ada arus saturasi

· Bahan feromagnetik: seperti ferit, paduan Permo, dll; Permeabilitas paduan lebih tinggi dibandingkan ferit. Bahan feromagnetik memiliki fenomena saturasi magnetik dan arus saturasi.

Induktansi belitan dapat memberikan arus yang tinggi dan induktansi yang tinggi. Semakin besar permeabilitas inti magnet, nilai penginderaan yang sama, semakin sedikit belitan, semakin sedikit belitan dapat mengurangi resistansi DC; Ukuran yang sama, belitan yang lebih sedikit dapat dililitkan dengan tebal, meningkatkan arus.

Selain itu, dalam desain catu daya, sering dijumpai masalah induktansi yang melolong, intinya perubahan medan magnet menyebabkan penghantar, yaitu getaran kumparan, frekuensi getaran hanya pada audio. Rentang, telinga manusia bisa mendengar, paduan terintegrasi membentuk induktansi, lebih kuat, dapat mengurangi getaran.

2.2 Induktor Multilayer (Tipe Multilayer)

Proses produksi induktor chip multilayer: pasta ferit atau keramik dikeringkan dan dibentuk, pasta konduktif dicetak secara bergantian, dan struktur terintegrasi dibentuk melalui laminasi dan sintering.

Induktor chip multilayer lebih kecil dari induktor belitan dan memiliki paket standar, yang cocok untuk pemasangan otomatis dengan kepadatan tinggi. Struktur terintegrasi, keandalan tinggi, ketahanan panas yang baik.

2.3 Induktansi Film Tipis (Jenis Film Tipis)

Induktor film tipis menggunakan proses yang mirip dengan produksi IC, lapisan film konduktor dilapiskan pada substrat, kemudian kumparan dibentuk melalui proses fotolitografi, dan terakhir lapisan medium, lapisan insulasi, dan lapisan elektroda ditambahkan ke dalam kemasan dan bentuk.

Proses produksi perangkat film tipis ditunjukkan pada gambar di bawah

 

 

Ketepatan proses litografinya tinggi sehingga menghasilkan garis yang lebih sempit dan tepian yang lebih tajam. Oleh karena itu, induktor film tipis mempunyai

· Ukuran lebih kecil, paket 008004

· Nilai Langkah Lebih Kecil, 0.1nH

· Toleransi lebih kecil, 0.05nH

· Stabilitas frekuensi yang lebih baik

Ketiga, penerapan dan pemilihan induktor

Dalam desain sirkuit, induktor memiliki tiga kategori aplikasi utama:

· Induktansi daya: terutama digunakan untuk konversi tegangan, rangkaian DCDC yang umum digunakan untuk menggunakan induktansi daya;

Decoupling induktansi: terutama digunakan untuk menyaring kebisingan pada saluran listrik atau saluran sinyal, yang harus diketahui oleh para insinyur EMC;

· Induktor frekuensi tinggi: terutama digunakan di sirkuit RF untuk mencapai bias, pencocokan, penyaringan, dan sirkuit lainnya.

3.1 Induktansi Daya

Induktor daya biasanya digunakan dalam rangkaian DCDC untuk mempertahankan arus kontinu dengan mengumpulkan dan melepaskan energi.

Kebanyakan induktor daya adalah induktor belitan, yang dapat meningkatkan arus tinggi dan induktansi tinggi.

Induktor daya chip multilayer juga semakin banyak, biasanya nilai induktansi dan arusnya rendah, keuntungannya adalah biayanya rendah, volumenya sangat kecil, dan ada lebih banyak aplikasi pada produk dengan batasan ruang yang besar seperti ponsel. .

 

3.2 Decoupling induktor

Induktor decoupling disebut juga Choke, yang biasanya diterjemahkan sebagai kumparan tersedak di buku teks. Peran induktor decoupling adalah untuk menyaring gangguan pada saluran, yang merupakan milik perangkat EMC, insinyur EMC terutama digunakan untuk memecahkan masalah pengujian emisi radiasi (RE) dan emisi konduksi (CE) produk.

Induktor pelepasan, biasanya berstruktur relatif sederhana, sebagian besar kawat tembaga langsung dililitkan pada cincin ferit.

Induktansi mode diferensial

Induktor mode diferensial adalah induktor belitan biasa, yang digunakan untuk menyaring beberapa gangguan mode diferensial, terutama untuk membentuk filter LC dengan kapasitor untuk mengurangi kebisingan catu daya.

Untuk sumber listrik 220V, interferensi mode diferensial adalah interferensi antara fasa L dan fasa N. Untuk POE, ini adalah interferensi antara POE+ dan POE-; Untuk catu daya DC tegangan rendah pada mainboard, sebenarnya itu adalah kebisingan catu daya.

Pemilihan induktor mode diferensial perlu memperhatikan hal-hal berikut:

• Resistansi DC, tegangan dan arus pengenal, untuk memenuhi persyaratan kerja;

• Ukuran struktur untuk memenuhi persyaratan produk;

• Tentukan pita frekuensi kebisingan melalui pengujian, dan pilih induktor sesuai dengan kurva impedansi induktor;

• Desain filter LC, dapat melakukan perhitungan dan simulasi sederhana.

Induktor mode umum

Induktor mode umum adalah melilitkan dua kumparan dengan jumlah lilitan yang sama dan arah berlawanan pada cincin ferit yang sama.

 

Induktor mode umum seperti yang ditunjukkan di atas:

· Ketika komponen mode umum mengalir melalui induktor mode umum, medan magnet dalam arah yang sama akan terbentuk di dua kumparan sesuai dengan aturan tangan kanan, yang setara dengan induktansi tinggi terhadap sinyal mode umum ;

· Ketika komponen mode diferensial mengalir melalui induktor mode umum, menurut aturan tangan kanan, medan magnet dalam arah berlawanan akan terbentuk di dua kumparan dan saling menghilangkan, yang setara dengan reaktansi induktif rendah terhadap sinyal mode diferensial .

Cara lain untuk memahaminya: ketika V+ mengalir melalui frekuensi interferensi mode umum, medan magnet bolak-balik yang terbentuk akan membentuk arus induksi pada kumparan lainnya, menurut aturan tangan kiri, arah arus induksi berlawanan dengan arah. interferensi mode umum pada V-, yang membatalkan sebagian interferensi mode umum.

Induktor mode umum terutama digunakan dalam sistem kabel ganda atau diferensial, seperti listrik 220V, bus CAN, sinyal USB, sinyal HDMI, dan sebagainya. Ini digunakan untuk menyaring interferensi mode umum, sedangkan redaman sinyal diferensial yang berguna kecil.

Pemilihan induktor mode umum perlu memperhatikan hal-hal berikut:

· Impedansi DC harus rendah dan tidak dapat berdampak besar pada tegangan atau sinyal yang berguna;

· Untuk saluran listrik, tegangan dan arus pengenal harus dianggap memenuhi persyaratan kerja;

· Pita frekuensi interferensi mode umum ditentukan melalui pengujian, dan impedansi mode umum harus tinggi pada pita frekuensi ini;

· Impedansi mode diferensial harus kecil, yang tidak berdampak besar pada kualitas sinyal diferensial;

Pertimbangkan ukuran paket, lakukan desain kompatibilitas. Misalnya, induktor mode umum untuk sinyal USB dapat dipilih agar kompatibel dengan dua resistor 0402, dan bila induktor mode umum tidak diperlukan, resistor 0402 dapat langsung dilas untuk mengurangi biaya.

Untuk informasi lebih lanjut, silakan menghubungi kami disales@xfullstar.com