Grundlæggende viden og betydning af induktans

Induktans er en komponent, der kan omdanne elektrisk energi til magnetisk energi og opbevare den. Dens struktur ligner strukturen for en transformer, men den har kun en vikling. Det har en vis induktans, og dens karakteristik er, at den tillader jævnstrøm og blokerer vekselstrøm. Når strømmen strømmer gennem en leder, genereres et elektromagnetisk felt. Induktans er en fysisk mængde, der måler en spirals evne til at generere elektromagnetisk induktion. Når strømmen føres gennem en spole, genereres et magnetfelt omkring spolen, og magnetisk flux passerer gennem den. Jo større strømmen er passeret, jo stærkere er magnetfeltet og jo større er den magnetiske flux. Den magnetiske flux, der passerer gennem spolen, er proportional med strømmen, der er passeret. Deres forhold kaldes selvinduktanskoefficienten, som er induktansen.

Rollen som induktans

Pass jævnstrøm og blokering af vekselstrøm: Isolat og filtrer skiftevis strømsignaler, eller dann et resonanskredsløb med kondensatorer, modstande osv., Og har en begrænset strøm effekt på skiftevis strøm. Det kan danne et højpas eller lavpasfilter, et faseskiftkredsløb og et resonanskredsløb med modstande eller kondensatorer; Tuning og frekvensvalg: En induktorspole og en kondensator parallelt kan danne en LC -tuning IRCUIT. Når den iboende svingningsfrekvens af kredsløbet er lig med hyppigheden af ​​ikke-AC-signalet, er den induktive reaktans og den kapacitive reaktans af kredsløbet også ens, og den elektromagnetiske energi svinger frem og tilbage mellem induktoren og kondensatoren, som er resonansfænomenet i LC-kredsløbet. Ved resonering er den induktive reaktans af den samlede sløjfestrøm den mindste, og strømmen er den største, så LC -resonanskredsløbet har funktionen til at vælge frekvens og kan vælge et vekselstrømssignal af en bestemt frekvens

Signal screening, støjfiltrering, strømstabilisering og elektromagnetisk bølgeinterferensundertrykkelse: For eksempel danner den magnetiske ringinduktor og forbindelseskablet en induktor, som er en almindeligt anvendt anti-interferenskomponent i elektroniske kredsløb og har en god afskærmningseffekt på højfrekvensstøj. Normale og nyttige signaler kan passere glat og kan godt undertrykke interferenssignaler med højfrekvent

Anvendelse af induktorer i kredsløb

I kommunikationskredsløb anvendes induktorer til signalfiltrering og frekvensvalg for at sikre stabil signaltransmission. I radiofrekvenskredsløb implementeres f.eks

I strømkredsløb spiller induktorer rollen som energilagring og filtrering. De findes ofte i DC-DC-konverteringskredsløb. De akkumulerer og frigiver energi for at opretholde kontinuerlig strøm, stabilisere effekten og reducere spændingsudsving og støj

I forskellige elektroniske enheder, såsom mobiltelefoner, computere og fjernsyn, spiller induktorer en uundværlig rolle. Fra strømstyring på bundkortet til signalbehandling er de uadskillelige fra deltagelse af induktorer, der påvirker udstyrets ydelse og stabilitet.

Forberedelse inden valg

Klare kredsløbskrav

Det er vigtigt at bestemme kredsløbets driftsfrekvensområde, fordi induktorernes ydelse varierer ved forskellige frekvenser. For eksempel er driftsfrekvensen af ​​induktorer, der bruges til højfrekvente signaler, normalt højere, generelt over 1 GHz, og resonansfrekvensen kan være så høj som 12 GHz; Mens driftsfrekvensen for induktorer, der bruges til generelle signaler, er relativt lav, og resonansfrekvenspunktet generelt er inden for et par hundrede Megahertz

Forstå kredsløbets krav til signalintegritet. Hvis kredsløbet har høje krav til signalnøjagtighed og stabilitet, er det nødvendigt at vælge en induktor, der kan sikre signaloverførsel af høj kvalitet for at undgå signalforvrængning og interferens

Overvej miljøfaktorer

Den omgivende temperatur har en betydelig indflydelse på induktorens ydelse. Temperaturændringer kan forårsage ændringer i induktorens parametre. For eksempel ved høje temperaturer kan materialets resistivitet stige, hvilket resulterer i et fald i Q -værdien og en stigning i tabet af induktoren. Derfor er det nødvendigt at forstå det omgivende temperaturområde, hvor induktoren fungerer, og vælg en induktor med stabil ydeevne inden for dette temperaturområde

Fugtighed kan også påvirke induktorens ydelse, især for nogle induktorer, der ikke er godt beskyttet. Et fugtigt miljø kan forårsage rust og korrosion af dets interne komponenter og dermed påvirke den normale drift af induktoren.

Forstå omkostningsbegrænsninger

På forudsætningen for at imødekomme kravene til kredsløbets ydelse er omkostninger en vigtig overvejelse. Priserne på induktorer af forskellige typer, specifikationer og mærker varierer meget, og det er nødvendigt at finde en balance mellem ydeevne og omkostninger. For eksempel har nogle avancerede induktorer overlegen ydelse, men er dyre. Hvis kredsløbet ikke har særlig strenge ydelseskrav, kan du vælge en induktor med en højere omkostningsydelse; På samme tid skal du også overveje de langsigtede brugsomkostninger for induktoren, inklusive dens stabilitet, pålidelighed og mulige vedligeholdelsesomkostninger.

Kerneudvælgelsesprincipper

Valg af induktansværdi

Bestem den passende induktansværdi i henhold til kredsløbets specifikke funktion og designkrav. I LC -svingningskredsløbet bestemmer for eksempel induktansværdien og kapacitansværdien sammen svingningsfrekvensen; I filterkredsløbet påvirker induktansværdien filtreringseffekten og frekvensegenskaberne

Vær opmærksom på fejlområdet for induktansværdien. Generelt er fejlområdet for induktansen ± 10% - 20%. I kredsløbet med høje krav til nøjagtigheden af ​​induktansværdien er det nødvendigt at vælge en induktor med en mindre fejl for at undgå ustabil kredsløbsydelse på grund af induktansværdiafvigelse

Kvalitetsfaktor (Q -værdi)

Q -værdien kaldes også kvalitetsfaktoren. Det er forholdet mellem induktorens evne til at opbevare energi til dets energitab i form af varmeenergi. Det afspejler effektiviteten af ​​induktoren i AC -kredsløbet. Jo højere q -værdi, jo bedre er induktorens ydelse normalt; Q -værdien påvirkes af faktorer som materiale, frekvens, temperatur og fremstillingsproces. Materialer med høj magnetisk permeabilitet kan reducere tabet af induktorer og derved øge Q -værdien; Q -værdien falder normalt med stigende frekvens; Når temperaturen stiger, øges den materielle resistivitet, og Q -værdien kan falde; Fremstillingsprocessen, inklusive viklingen af ​​spolen og samlingen af ​​den magnetiske kerne, vil også påvirke Q -værdien; I højfrekvente kredsløb hjælper induktorer med høje Q-værdier med at reducere signalforvrængning, forbedre signalintegriteten, reducere tab og forbedre kredsløbets effektivitet og stabilitet

Betydningen af ​​DC -modstand (DCR)

DC -resistens er DC -interne resistens for induktorens spiralvikling, og dens størrelse påvirker DC -tabet og temperaturstigningen af ​​kredsløbet. Jo større DCR, jo større er strømtabet på induktoren ved den samme strøm, hvilket får induktoren til at varme op og påvirke stabiliteten og effektiviteten af ​​kredsløbet. Når du vælger en induktor på forudsætningen for at opfylde andre præstationskrav, skal du prøve at vælge en induktor med en lille DC -modstand for at reducere energitab og opvarmningsproblemer. For eksempel i et højstrømstrømforsyningskredsløb kan en induktor med en lav DCR effektivt reducere spændingsfaldet og forbedre effekten af ​​strømforsyningen.

Selvmodanningsfrekvens (SRF)

På grund af eksistensen af ​​parasitkapacitans af induktoren vil LC-svingning forekomme, og dens resonansfrekvens er den selvmodanende frekvens af induktoren. Før den selvmodanende frekvens øges induktorens impedans med stigningen i frekvensen; Efter den selvmodanende frekvens falder induktorens impedans med stigningen i frekvensen, og den bliver kapacitiv.

I faktiske anvendelser skal en induktor med et resonansfrekvenspunkt højere end driftsfrekvensen vælges for at sikre, at induktoren er induktiv inden for driftsfrekvensområdet og spiller sin behørige rolle. Hvis driftsfrekvensen overstiger resonansfrekvensen, mister induktoren sine induktansegenskaber og kan ikke fungere korrekt.

Bestemmelse af nominel strøm

Den nominelle strøm inkluderer induktormætningstrømmen ISAT og induktortemperaturstigningens strøm IRMS. Generelt tages den mindre værdi af ISAT og IRM'er som den nominelle strøm af induktoren; Induktormætningstrømmen henviser til DC -strømmen tilladt, når induktansværdien falder med 30%, og induktortemperaturstigningsstrømmen er DC -strømmen tilladt, når induktortemperaturen stiger med 40 ℃ ved 20 ℃

Induktorens driftsstrøm skal være mindre end den nominelle strøm, ellers vil induktansværdien ændre sig, hvilket påvirker den normale drift af kredsløbet. Når man designer kredsløbet, skal induktoren med en nominel strøm, der er stor nok, vælges i henhold til den maksimale strøm i kredsløbet, og en bestemt margin skal efterlades. Det anbefales generelt, at den nominelle strøm er 1,3 gange den maksimale udgangsstrøm i kredsløbet, og den nominelle strøm skal bruges til en reduceret hastighed for at forbedre kredsløbets pålidelighed.

Valg misforståelser og forholdsregler

Kun fokusere på en parameter for induktoren og ignorere påvirkningen af ​​andre parametre. For eksempel kan det kun at forfølge en høj Q -værdi uden at overveje, om induktansværdien, nominel strøm og andre parametre opfylder kredsløbskravene, medføre, at kredsløbet ikke fungerer korrekt; Overvejer ikke induktørens arbejdsmiljø, såsom temperatur, fugtighed og andre faktorer, vælger en induktor med ustabil ydeevne i det faktiske arbejdsmiljø og påvirker derved pålideligheden og stabiliteten af ​​kredsløbet

Forholdsregler

Når du vælger en induktor, er det nødvendigt at overveje flere parametre omfattende for at sikre, at hver parameter kan opfylde kredsløbets krav og samarbejde med hinanden for at opnå den bedste kredsløbsydelse

Se Inductor -databladet for at forstå de detaljerede parametre, ydelseskurver og anvendelsesforholdsregler for induktoren, som vil hjælpe med at vælge og bruge induktoren korrekt

For nogle specielle applikationsscenarier, såsom høj temperatur, højtryk, højfrekvens og andre miljøer, er det nødvendigt at vælge en induktor, der er specielt designet til sådanne miljøer for at sikre dens pålidelighed og stabilitet

Oversigt

De centrale principper for valg af induktor inkluderer bestemmelse af den relevante induktansværdi i henhold til kredsløbskrav, opmærksom på kvalitetsfaktoren (Q-værdien) for at forbedre induktorens effektivitet og signalkvalitet, vælge induktorer med lille DC-modstand (DCR) for at reducere energitab og varmegenerering, sikre, at den selvresonante frekvens (SRF) er højere end driftsfrekvens dering.

Korrekt induktorudvælgelse er afgørende for kredsløbets ydelse, stabilitet og pålidelighed. Passende induktorer kan sikre den normale drift af kredsløbet, forbedre signalkvaliteten, reducere energitab og reducere sandsynligheden for fiasko og derved forbedre ydeevnen og levetiden for hele den elektroniske enhed.

Med den kontinuerlige udvikling af elektronisk teknologi bliver præstationskravene til induktorer højere og højere. I fremtiden kan induktorer udvikle sig i retning af mindre størrelse, højere ydelse og lavere tab for at imødekomme behovene for stadig mere miniaturiserede og højtydende elektroniske enheder. På samme tid vil anvendelsen af ​​nye materialer og fremstillingsprocesser også bringe nye muligheder og gennembrud til udviklingen af ​​induktorer.