Индукторы, также известные как дроссели, реакторы и динамические реакторы. Вместе с конденсаторами и резисторами они известны как три основных пассивных компонента, а релейные контейнеры и резисторы быстро превратились в компоненты на основе микросхем.

Явление самоиндукции: явление электромагнитной индукции, возникающее при изменении тока, протекающего через сам проводник. Когда катушка сделана из металлических проводов и ток, текущий через катушку, изменяется, возникает значительное явление электромагнитной индукции. Самоиндуцируемая обратная электродвижущая сила катушки препятствует изменению тока и играет роль в стабилизации тока. В частности, если индуктор находится в состоянии, когда ток не течет, он попытается заблокировать поток тока при подключении цепи; Если индуктор находится в состоянии, когда через него протекает ток, он будет пытаться поддерживать постоянный ток при размыкании цепи.

С энергетической точки зрения индуктор может преобразовывать электрическую энергию в магнитную энергию и выделять магнитную энергию в электрическую. Один и тот же индуктор оказывает различное блокирующее воздействие на токи с разной изменяющейся частотой, и его общая схема такова: включена низкая частота, включена высокая частота.

Основные рабочие параметры индукторов

Индуктивность, также известная как коэффициент самоиндукции, представляет собой физическую величину, которая представляет собой способность индуктора генерировать самоиндукцию при изменении тока, протекающего через него. Величина индуктивности отражает силу энергии, запасаемой и выделяемой компонентом. Индуктивность — это внутренняя характеристика дросселя, которая зависит от числа витков катушки, способа намотки, материала магнитопровода и т. д.

Формула: Ls=(k* μ* N ²* S) /L
Среди них: μ – относительная проницаемость магнитопровода
N – квадрат числа витков
Площадь поперечного сечения S-катушки, в квадрате метров
Длина катушки L, в метрах
К эмпирический коэффициент
Из формулы видно, что:

Чем больше витков и чем плотнее они намотаны, тем больше индуктивность. Катушка с магнитопроводом имеет большую индуктивность, чем катушка без магнитопровода; Чем выше проницаемость магнитопровода, тем больше индуктивность катушки. Основной единицей индуктивности является Генри, обозначаемый буквой «Н».

Обычно используемые единицы: миллиэн (мГн), микроэн (мкГн), наэн (нГн).
Соотношение преобразования: 1H=10^mH=10^6 µH=10^9nH.

Допустимая погрешность индуктивности

Допустимое отклонение относится к допустимому значению погрешности между номинальной индуктивностью дросселя и фактической индуктивностью. Дроссели, используемые в таких цепях, как колебание или фильтрация, требуют высокой точности с допустимым отклонением от ± 0,2% до ± 0,5%; Требования к точности для катушек, используемых для связи, высокочастотного тока сопротивления и т. д., не высоки, а допустимое отклонение составляет ± 10% ~ ± 20%.

Индуктивный реактив XL

Величина сопротивления катушки индуктивности переменному току называется индуктивностью XL и измеряется в Омах. Его связь с индуктивностью L и частотой переменного тока f равна XL=2 π fLКоэффициент качества Q.

Добротность Q является основным параметром, характеризующим качество индуктора.

Q — отношение индуктивности XL к ее эквивалентному сопротивлению при работе дросселя при определенной частоте переменного напряжения:

Формула: Q=XL/R

Поскольку XL связано с частотой, значение Q связано с частотой. Общая кривая QF имеет колоколообразную форму. Значение Q индуктора связано с такими факторами, как сопротивление постоянного тока провода катушки, диэлектрические потери магнитного сердечника, потери, вызванные экраном или железным сердечником, а также влияние высокочастотного скин-эффекта. Значение Q отражает пропорциональное соотношение между полезной работой, совершаемой компонентом во время работы, и энергией, потребляемой им самим. Чем выше значение добротности дросселя, тем меньше потери в цепи и тем выше КПД. Величина добротности индуктора обычно колеблется от десятков до сотен. Цепи связи и настройки в приемном и передающем модулях требуют высоких значений добротности, тогда как схема фильтрации требует низких значений добротности.

Собственная резонансная частота SRF

Частотная точка, в которой резонируют паразитная емкость и индуктивность дросселя, обозначается как FSR. При FSR реактивное сопротивление индуктивности и реактивное сопротивление паразитной емкости равны и компенсируют друг друга, в результате чего реактивное сопротивление равно 0. При FSR индуктивность теряет свою способность аккумулировать энергию и демонстрирует характеристику чистого сопротивления с высоким сопротивлением. При FSR Q=0.

Формула: ФСР=[2 л(LC)1/2]-1

Паразитная емкость — это емкость, которая существует между витками катушки, между катушками и магнитными сердечниками, между катушками и землей, а также между катушками и металлом. Чем меньше паразитная емкость индуктора, тем лучше его стабильность. Наличие паразитной емкости снижает добротность катушки и ухудшает ее стабильность. Поэтому чем меньше паразитная емкость катушки, тем лучше.

Сопротивление постоянному току Rdc

Сопротивление постоянному току – значение сопротивления измерительного элемента в состоянии постоянного тока, измеряемое в Омах. Охарактеризуйте состояние качества внутренней обмотки компонента в соответствии с законом Ома. При проектировании индуктивности необходимо, чтобы сопротивление постоянному току было как можно меньшим. Обычно номинальное как максимальное значение.

Номинальный ток Ir

Номинальный ток относится к максимальному току, который индуктор может выдержать в допустимых рабочих условиях. Прохождение тока приведет к нагреву компонента, и индуктивность компонента уменьшится из-за повышения температуры. Номинальный ток принимается за значение тока, когда индуктивность компонента уменьшается на 30 % или повышение температуры компонента составляет 40 ℃. Если рабочий ток превысит номинальный, дроссель из-за нагрева изменит свои рабочие параметры и даже сгорит из-за перегрузки по току. Номинальный ток – это максимально допустимый рабочий ток, причем для изделий одной серии индуктивность увеличивается, а номинальный ток уменьшается. Для индукторов с немагнитным сердечником номинальный ток зависит от сопротивления постоянному току. Чем меньше сопротивление постоянному току, тем меньше повышение температуры и тем больше допустимый ток.

Чем больше значение индуктивности, тем лучше?

Прежде чем ответить на этот вопрос, давайте взглянем на формулу:

Приведенная выше формула представляет собой формулу расчета индуктивности, где L – значение индуктивности, μ – магнитная проницаемость, N – количество витков катушки; А – площадь поперечного сечения магнитопровода, ι – длина катушки. Величина величины индуктивности связана с конструктивными параметрами индуктора, которые зависят от площади поперечного сечения А магнитопровода в катушке и длины катушки ι, и магнитной проницаемости материала магнитопровода μ А количество витков N катушки. Среди них N — квадратичный член, указывающий на то, что количество витков является основным фактором, влияющим на индуктивность. Если на магнитопроводах того же размера и материала намотано больше витков, необходимо использовать более тонкие провода, и номинальный ток дросселя будет соответственно уменьшен. Это означает, что увеличение значения индуктивности приводит к жертвованию номинальным током дросселя (при тех же условиях магнитопровода).

Поэтому чем больше индуктивность, тем лучше.

Как выбрать подходящую индуктивность?

Подходящий дроссель в основном определяется на основе размера упаковки дросселя, а также минимальной индуктивности и номинального рабочего тока, необходимых для проектирования схемы. Кроме того, необходимо комплексно учитывать рабочую среду индуктора, обращаясь к таким параметрам, как рабочая частота и напряжение.

Каковы последствия выбора неподходящего индуктора?

Если выбран неподходящий индуктор, основные функции накопления и фильтрации энергии индуктора не могут быть достигнуты или это может привести к коротким замыканиям, утечкам и даже более серьезному нагреву индуктивности, что может привести к самовозгоранию печатной платы, что повлияет на использование индуктора. схема.