Índice
O que é um indutor
Um indutor é um componente que converte elétrica A energia magnética é transformada em energia magnética e a armazena. A estrutura de um indutor é semelhante à de um transformador, mas ele tem apenas um enrolamento. O indutor tem uma certa indutância, que apenas impede a mudança de corrente. Se o indutor estiver em um estado em que nenhuma corrente passa por ele, ele tentará impedir o fluxo de corrente através dele quando o circuito estiver aberto; se o indutor estiver em um estado em que a corrente passa por ele, ele tentará manter a corrente inalterada quando o circuito estiver aberto. Os indutores também são conhecidos como bobinas, reatores e reatores dinâmicos.
Quais são os tipos de indutores?
Há vários tipos de indutores, incluindo principalmente os seguintes:
Indutores pequenos: geralmente fixado no circuito, enrolado diretamente com fio esmaltado no núcleo e na barra, adequado para componentes eletrônicos menores no circuito
Indutores ajustáveis: A indutância pode ser ajustada alterando a posição do núcleo e das barras ou deslizando um interruptor.
Bloqueio de correnteg indutores: Em circuitos que impedem a passagem de corrente alternada, geralmente usando núcleos e hastes do tipo E, eles pode ser instalado com uma folga adequada para evitar a passagem de uma grande corrente CC causada pela saturação magnética.
Indutores fixos: As bobinas são seladas no invólucro, com tamanho pequeno, peso leve, estrutura sólida, indutância estável e fácil de usar e instalar.
Indutores de chip: incluindo indutores de chip de pequena potência e indutores de chip de alta potência, os primeiros aparecem, e capacitores de cerâmica de chip semelhantes aos últimos são comumente usados em circuitos de fonte de alimentação nos circuitos de filtragem e armazenamento de energia.
Indutores de anel colorido: marcado por três ou quatro anéis coloridos para indicar a indutância, o método de rotulagem é semelhante ao dos resistores de anel colorido comuns.
Indutores de potência: Isso inclui indutores de núcleo e indutores de fio enrolado, o primeiro por meio de armazenamento de energia e filtragem, e o segundo por meio de fio esmaltado de diâmetro grosso enrolado em várias bobinas, geralmente usado em circuitos de filtragem.
Indutores de modo comum: Usado para filtrar a interferência eletromagnética de modo comum, inibindo de forma eficaz as linhas de sinal de alta velocidade geradas por ondas eletromagnéticas irradiadas para fora, a fim de aprimorar a capacidade anti-interferência do sistema.
Como os indutores são construídos
Os indutores são geralmente compostos de um esqueleto, enrolamentos, blindagem, material de encapsulamento, núcleo magnético ou núcleo de ferro, etc.
1: esqueleto O
O esqueleto refere-se ao suporte da bobina de enrolamento. Em alguns dos indutores fixos maiores ou indutores ajustáveis (como bobinas oscilantes, bobinas de estrangulamento etc.), a maior parte do fio esmaltado (ou fio enrolado em fio) envolve o esqueleto e, em seguida, o núcleo ou núcleo de cobre, núcleo de ferro etc. na cavidade interna do esqueleto, para melhorar sua indutância. O esqueleto geralmente é feito de plástico, madeira plástica ou cerâmica e pode ser fabricado em diferentes formatos de acordo com as necessidades reais. Os indutores pequenos (por exemplo, indutores com código de cores) geralmente não usam bobinas, mas enrolam o fio esmaltado diretamente no núcleo. Os indutores ocos (também conhecidos como bobinas despojadas ou bobinas ocas, usadas principalmente em circuitos de alta frequência) não usam o núcleo, o esqueleto, a blindagem etc., mas são primeiro enrolados no molde e depois removidos do molde, e haverá uma certa distância entre as bobinas.
2: Enrolamento
O enrolamento é um conjunto de bobinas com uma função específica, que é o componente básico de um indutor. Há enrolamentos de camada única e de várias camadas. O enrolamento de camada única tem um enrolamento denso (enrolamento de fio círculo a círculo) e entre o enrolamento (o enrolamento entre cada círculo de fio é separado por uma certa distância) em duas formas; o enrolamento de várias camadas tem um enrolamento plano em camadas, enrolamento caótico, método de enrolamento em favo de mel e assim por diante.
3: Núcleo magnético e barra magnética
Magnetic core and magnetic bar generally use nickel-zinc ferrite (NX series) or manganese-zinc ferrite (MX series) and other materials, it has “I” shape, column, cap, “E” shape, can shape and other shapes.
4: Núcleo
The core material is mainly silicon steel sheet, Po Mo alloy, etc., and its shape is mostly “E” type.
5: Escudo
Para evitar que alguns indutores no trabalho do campo magnético gerado por outros circuitos e componentes afetem a operação normal do aumento da cobertura da tela de metal (como a bobina do oscilador de rádio semicondutor, etc.). Os indutores com blindagem aumentarão a perda da bobina e reduzirão o valor Q.
6: materiais de embalagem
Alguns indutores (como indutores de código de cores, indutores de anel de cores etc.) são enrolados com materiais de encapsulamento para vedar as bobinas e os núcleos. O material de encapsulamento é plástico ou resina epóxi.
Símbolos de indutância
The symbol of inductance is unified in electrical engineering and physics with a capital letter L. Its international unit is Henry (H), and commonly derived units include millihenry (mH), microhenry (μH), and nanohenry (nH), and the conversion relationship is:
1H = 10³mH = 10⁶μH = 10⁹nH.
Fórmula de indutância
Impedance formula: Z= R+j ( XL-XC). Impedance Z= R+j ( XL -XC). Where R is resistance, XL is inductive reactance and XC is capacitive reactance. If ( XL – XC) \u003e 0, it is called an “inductive load”; conversely, if ( XL – XC) \u003c 0, it is called a “capacitive load”. The inductive reactance of an inductor and the capacitive reactance of a capacitor are three types of complexes that are collectively called “impedances” and are written as mathematical equations.
Em um circuito alternado (nível de ensino médio), o efeito da temperatura não é levado em conta.
Resistance:R=ρL/S does not vary with the frequency of the alternating current.
Inductance: Inductive reactance XL=2πfL increases as the frequency of the alternating current increases.
Capacitor: Capacitive reactance XC=1/2πfL decreases as the frequency of the alternating current increases.
Em um circuito paralelo de resistência, indutância e capacitância
1/R total = 1/R + 1/XL + 1/XC.
Explicação elétrica
Impedance is a physical quantity that indicates the performance of a component or the electrical properties of a section of a circuit. The ratio of the peak voltage (or rms) Um at the ends of a passive circuit to the peak current (or rms) Im through the circuit is called impedance, and is expressed as z in ohms (Ω). In the case of a certain U, the larger z is the smaller I. Impedance has a limiting effect on the current.
Em uma corrente elétrica, o efeito de um objeto na obstrução da corrente é chamado de resistência. Com exceção dos supercondutores, todas as substâncias do mundo têm resistência; apenas a magnitude do valor da resistência é diferente. As substâncias com resistência muito baixa são chamadas de bons condutores, como os metais; as substâncias com resistência muito alta são chamadas de isolantes, como a madeira e o plástico. Há também um condutor intermediário chamado semicondutor, e um supercondutor é uma substância com valor de resistência igual a zero, embora exija uma temperatura suficientemente baixa e um campo magnético suficientemente fraco para que sua resistividade seja zero.
In direct current and alternating current, resistance to the two currents are hindered; as a common component, in addition to resistance and capacitance and inductance, both of which on a role of alternating current and direct current are not as resistive as the role of hindrance. Capacitance is “isolated through the cross”, that is, the DC has the role of isolation, that is, DC can not be passed, while the AC can be passed, and with the increase in capacitance value or AC power increases, capacitance on the AC power of the obstruction of the role of the smaller, this obstruction can be interpreted as “resistance”, but not the same as “resistance”, but not the same as “resistance”. ”, but not the same as resistance, this is a kind of reactance, reactance and resistance units, collectively referred to as “impedance”. Of course, accurately, “impedance” should have three parts, in addition to these two, is the “inductive resistance”. Inductive reactance is the inductance of the current obstruction, and capacitance is different, the inductance of the direct current without obstruction (rigorously speaking, in the brief few milliseconds before the saturation of the power supply, but also obstruction) on the exchange of obstruction, inductive reactance and capacitive reactance, and resistance units are the same as the unit is ohm.
Explicação da mecânica da impedância
Os conceitos de impedância, resistência e impedância não são encontrados apenas em circuitos elétricos, mas também em sistemas vibratórios, nos quais a impedância, também denotada por Z, é um número complexo e uma fase (Phasor), contendo Magnitude e Fase/Polaridade. A resistência é o consumo de energia, enquanto a reatância é a conservação de energia. Em um sistema de vibração, a resistência gerada pela massa é a resistência da massa, enquanto a resistência gerada pela rigidez é a resistência da rigidez.
O papel dos indutores
Indutores (indutores) são componentes passivos importantes em PCBs.Sua função principal baseia-se no princípio da indução eletromagnética, que realiza uma variedade de aplicações armazenando energia em um campo magnético e impedindo as mudanças de corrente.
- Armazenamento e filtragem de energia
Conversão de energia elétrica em armazenamento de energia magnética: Os indutores podem converter energia elétrica em armazenamento de energia magnética e liberar a energia quando a corrente muda. Esse recurso é usado para estabilizar a tensão de saída em fontes de alimentação comutadas.
Suaviza a flutuação de corrente:Combinado com capacitores para formar um filtro LC, ele pode suprimir o ruído de alta frequência na fonte de alimentação, por exemplo, filtrando a ondulação CA em uma fonte de alimentação CC. - Obstrução da alimentação CA (bloqueando o tráfego em linha reta)
Curto-circuito para CC: A CC passa pelo indutor quase sem obstrução, mostrando uma condição de caminho.
Impedância indutiva para CA: o indutor produz impedância indutiva quando passa por CA; quanto maior a frequência, mais forte é o efeito da impedância.Essa característica é usada no projeto de filtros passa-baixa RL e filtros passa-alta RL. - Conversão de tensão/corrente e casamento de impedância
Aplicação do transformador: alterar a tensão e a corrente por meio da relação de voltas da bobina, por exemplo, a entrada de 220 V pode produzir 110 V, mas a corrente muda inversamente (conservação de energia).
Correspondência de circuito de RF: nas comunicações sem fio, os indutores são usados para ajustar a impedância do circuito e otimizar a eficiência da transmissão do sinal. - Seleção de ressonância e frequência
Circuito ressonante LC: Combinado com capacitores para formar um circuito ressonante, usado para sintonia de rádio, seleção de frequência, etc., como filtros de seleção de frequência para rádios. - Outras funções importantes
Choke: impede a passagem de interferência de alta frequência (EMI) para proteger componentes sensíveis.
Detecção de corrente: Use o campo magnético gerado pela mudança de corrente para monitorar a intensidade da corrente do circuito.
Os indutores têm polarização?
Os indutores não são polarizados.Um indutor é um componente eletrônico passivo, composto principalmente por uma bobina e um núcleo magnético, e seu princípio de funcionamento é baseado no fenômeno da indução eletromagnética e não no fenômeno da polarização dielétrica. Portanto, os indutores não têm características de polarização
Princípio de funcionamento e características dos indutores
O princípio de funcionamento de um indutor baseia-se no fenômeno da indução eletromagnética. Quando uma corrente elétrica passa pela bobina de um indutor, é gerado um campo magnético que armazena energia. Quando a corrente muda, o campo magnético também muda, resultando em um potencial elétrico (EMF), que é o princípio básico de operação de um indutor. Devido à estrutura interna e às propriedades do material de um indutor, ele não é polarizado.
Os indutores têm resistência?
Os próprios indutores têm resistência de fio, mas um indutor ideal tem resistência zero.
Os indutores contêm propriedades indutivas (reatância indutiva) e componentes de resistência do fio em aplicações práticas. Os detalhes são analisados a seguir.
- Diferença entre um indutor ideal e um indutor real
Indutor ideal: Teoricamente, apenas a energia magnética é armazenada, não há perda de energia e sua resistência CC é zero, que se manifesta apenas como reatância indutiva.
Indutor real:Devido à resistência do fio usado para enrolar a bobina (por exemplo, fio de cobre), um indutor real apresentará resistência CC (DCR), que é a resistência ôhmica do próprio fio, e resultará em perda de energia na forma de calor. - Impacto da resistência no desempenho do indutor
Circuito CC: Os indutores apresentam uma resistência de fio (DCR), que geralmente é pequena, mas afeta a eficiência do circuito (por exemplo, perda de energia na filtragem da fonte de alimentação).
Circuitos CA:A impedância total Z de um indutor é determinada pela combinação da impedância indutiva XL e da resistência R. A impedância indutiva predomina em altas frequências e a resistência R em baixas frequências. A impedância indutiva predomina em altas frequências, e o efeito da resistência é mais significativo em baixas frequências. - Considerações sobre o design para aplicações práticas
Circuitos de alta frequência: Os indutores com baixo DCR geralmente são escolhidos para minimizar as perdas, por exemplo, usando fios mais grossos ou materiais de baixa resistividade (por exemplo, revestimento de prata).
Indutores de potência: necessidade de equilibrar a indutância e o DCR para evitar superaquecimento (por exemplo, indutores com núcleo de ferrite são comumente usados em cenários de alta frequência e baixa perda).
O que deve ser observado é o layout dos indutores da placa de circuito impresso
PCB O layout do indutor deve prestar atenção ao planejamento da localização, ao processamento da folha de cobre, à prevenção da camada seguinte, ao espaçamento dos pinos e ao projeto de dissipação de calor.
Planejamento de localização
Os indutores devem ser colocados o mais próximo possível dos chips relevantes (por exemplo, CIs para circuitos de comutação CC-CC) para encurtar o caminho da corrente e reduzir a interferência e a perda.
Em circuitos de RF ou de alta frequência, priorize o layout de indutores críticos e distancie-os de outros módulos sensíveis (por exemplo, circuitos analógicos) para evitar interferência de sinal.
Controle de área de folha de cobre
A área da folha de cobre para a conexão do indutor deve ser moderada; se for muito grande, poderá introduzir o efeito de antena e aumentar o risco de EMI; se for muito pequena, poderá causar geração de calor ou danos devido à corrente excessiva. Recomenda-se consultar o projeto das características de tolerância de corrente (por exemplo, 1 onça de placa para cada 1 A de corrente corresponde a 1 mm de largura de linha).
Evitar a camada inferior
É proibido dispor a camada de aterramento (GND) ou a linha de sinal diretamente abaixo do indutor, caso contrário, as linhas de força magnéticas que passam pela camada condutora causarão correntes parasitas, resultando em diminuição da indutância ou interferência no sinal. Se a fiação for necessária, use um indutor de circuito fechado e verifique com medições reais.
Espaçamento de pinos e fiação
Inductor pin spacing should not be too close to avoid high-frequency noise coupled to the output through parasitic capacitance. The wiring can be arranged in a “zigzag” arrangement, with ground on both sides to enhance isolation.
Dissipação de calor e compatibilidade de processos
Os indutores de alta potência precisam reservar espaço para a dissipação de calor, para evitar que fiquem próximos aos componentes térmicos, se necessário, na parte de trás da janela ou aumentar o número de dissipadores de calor.
Considere os requisitos do processo de produção, como indutores plug-in, a necessidade de reservar espaço suficiente para a soldagem e o layout centralizado de indutores SMD para aumentar a eficiência.
Referência da ferramenta de design principal:
A ferramenta de cálculo de impedância de RF SI9000 pode ajudar no projeto da largura e do espaçamento da linha para atender aos requisitos.
Para cenários sensíveis a ruídos de alta frequência, as ferramentas de simulação de software (por exemplo, HFSS) podem ser usadas para verificar o layout de um sistema de ruído razoável.
Cenários de aplicação de indutores
Os indutores têm uma ampla gama de aplicações em muitos campos e cenários, incluindo principalmente os seguintes:
Circuitos da fonte de alimentação: Nas fontes de alimentação comutadas, os indutores atuam como componentes-chave de armazenamento de energia, estabilizando a tensão de saída por meio do armazenamento e da liberação de energia. Por exemplo, em fontes de alimentação de comutação abaixadora, os indutores armazenam energia quando o tubo de comutação conduz e liberam energia quando ele corta, estabilizando assim a tensão de saída e reduzindo a ondulação de saída da fonte de alimentação. Além disso, os indutores são usados para aumentar ou diminuir o passo em conversores CC-CC e são comumente usados para aumentar a tensão de saída de painéis fotovoltaicos e outras aplicações.
Comunicação: Nos circuitos de RF, os indutores são usados para armazenamento e filtragem de energia e, muitas vezes, formam circuitos ressonantes com capacitores para melhorar a eficiência da transferência de energia. Por exemplo, em amplificadores de potência de RF, os indutores são usados em conjunto com capacitores para fazer com que o amplificador funcione de forma eficiente em uma frequência específica. Isso é fundamental para a transmissão e a recepção de sinais em dispositivos de comunicação sem fio, como estações rádio-base e telefones celulares, ajudando a melhorar a qualidade e a cobertura da comunicação.
Eletrônicos automotivos: Em sistemas de injeção eletrônica de combustível para automóveis e sistemas de acionamento de motores para veículos híbridos/elétricos, os indutores armazenam energia elétrica e a liberam rapidamente durante a inicialização ou aceleração de alto torque para melhorar o desempenho da potência do motor. Além disso, os indutores são usados para suprimir tensões e correntes transitórias em linhas de energia, protegendo equipamentos eletrônicos contra picos de tensão.
Área industrial: Na partida suave e no controle de velocidade de motores industriais, os indutores limitam a corrente de partida armazenando e liberando energia lentamente, evitando o impacto excessivo na rede elétrica quando o motor dá partida. Nos sistemas de controle de velocidade de conversão de frequência, os indutores trabalham com outros componentes para obter uma regulagem suave da velocidade do motor.
Energia renovável: Nos sistemas de geração de energia eólica e fotovoltaica, os indutores são usados para armazenamento e liberação de energia para melhorar a estabilidade e a eficiência do sistema.
Outros aplicativos: Os indutores também são usados em modems para filtrar e isolar sinais de forma eficaz, garantindo uma transmissão clara do sinal. Além disso, os indutores são amplamente usados em circuitos ressonantes, bobinas e sensores de corrente.
PT 
EN 
AR 
DE