Induktivitäten haben den Ruf, groß und träge zu sein. So können einige Bastler sie meiden – vor allem beim Start. Sie sind jedoch eine kritische passive Komponente und es lohnt sich, sie zu lernen. Darüber hinaus sind nicht alle Induktivitäten unflexibel und umständlich und können eine der wichtigsten elektronischen Komponenten für Ihre Leiterplatte sein. Aber zuerst müssen Sie wissen, welche Art von Induktivitäten für Ihr Projekt am besten geeignet sind.
Arten von Induktivitäten
Induktivitäten gibt es in verschiedenen Formen und Größen. In diesem Abschnitt des Handbuchs werden wir alle Arten von Induktivitäten untersuchen, die Ihnen zur Verfügung stehen, und wir werden die Funktionen, Anwendungen und Konstruktion besprechen.
Gekoppelte Induktivität
Quelle: Wikimedia Commons
Gekoppelte Induktivität/Kleiner Transformator
Konstruktion
Gekoppelte Induktivitäten bestehen aus einem idealen Transformator und einer Induktivität mit magnetisierender Induktivität, und diese beiden Komponenten bilden zusammen die gekoppelte Induktivität. Wie bei den meisten Induktivitäten verwendet die gekoppelte Induktivität die magnetisierte Induktivitätskomponente, um Energie zu speichern, während der Transformator sie überträgt. Beide Spulen der Induktivität erhöhen jedoch die elektromagnetische Gesamtpermeabilität durch ein Phänomen, das wir als gegenseitige Induktivität / Induktion kennen.
Benutzungen
Wir verwenden typischerweise gekoppelte Induktivitäten in Buck-Boost-DC/DC-Wandlern wie:
Single-ended Primärinduktivitätswandler
Flyback-Konverter
Ćuk Konverter
Beispielspezifikationen
0,121 Liter
0 Millimeter
26,6 mm
910 g
Diagramm
Gekoppeltes Induktivitätsdiagramm
Quelle: Wikimedia Commons
Luftkern-Induktivität
Farbige Luftspuleninduktivitäten
Konstruktion
Die Luftkerninduktivität ist eine der häufigsten Arten von Induktivitäten. Es verwendet oft einen Keramikkern, und daher bezeichnen wir es typischerweise als Keramikkerninduktivität. Luftinduktivitäten können jedoch auch kernlos sein.
Dennoch sind keramische nichtmagnetische Kernluftinduktivitäten vorzuziehen. Denn der Keramikkern gibt dem Induktor seine Form und stützt ihn. Darüber hinaus ist Keramik aufgrund ihres niedrigen Wärmekoeffizientenausdehnung ein ideales Material und kann daher ein hohes Maß an Stabilität bieten, wenn die Spule verwendet wird. Es wird Nicht verwunderlich sein, dass Keramik eines der allgegenwärtigsten Kernmaterialien ist.
Darüber hinaus hat Keramik keine magnetischen Eigenschaften. Daher hat es keine Permeabilität und speichert keine Restenergie oder stört die Gesamtinduktivität der Komponente. Während des Produktionsprozesses tauchen die Hersteller den Induktor in Wachs oder Lack, um ihn weiter zu stabilisieren. Dieser Prozess ist für kernlose Luftinduktivitäten unerlässlich.
Benutzungen
Wir können Air-Core-Induktivitäten in Hochfrequenzanwendungen wie Fernsehern einsetzen. Andere bemerkenswerte Anwendungen sind:
Interstage-Kopplung
Niederfrequenzanwendungen zwischen 20 Hz und 1 MHz
HF- und ZF-Abstimmspulen
Filterschaltungen
Beispielspezifikationen
-40°C bis 125°C (+)
± 2%, 5% und 10%
1.65nH bis 538nH
0.4 Ω
18 AWG
Diagramm
Luftkern-Induktivitätssymbol
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Laminierte Kerninduktivität
ER-Kernbaugruppe
Quelle: Wikimedia Commons
Konstruktion
Hersteller konstruieren den Kern dieser Induktivitäten, indem sie einen Stapel von Laminierungen übereinander organisieren. Die Materialien, aus denen diese Laminierungen bestehen, hängen von den Spezifikationen und dem Zweck des Induktors ab. Daher kann es aus einer Fülle von Materialien bestehen, die alle unterschiedlich dick sind.
Die Laminierungen sind jedoch in der Regel auf Stahlbasis und weisen ein isolierendes Material zwischen ihnen auf. Daher muss der Hersteller diese Laminierungen parallel zum Magnetfeld anordnen, um Wirbelstromverluste zu vermeiden. Darüber hinaus umfassen die anderen kritischen Komponenten der laminierten Kerninduktivität eine Spule, die um eine Spule gewickelt ist.
Benutzungen
Wir verwenden normalerweise laminierte Induktivitäten in Transformatoren. Sie können sie jedoch auch in einer Vielzahl von Anwendungen verwenden, wie zum Beispiel:
Linienfilter
Rauschfilter
Filterdrosseln
Ladegeräte/Umrichter für Elektrofahrzeuge
Beispielspezifikationen
1,0 ADC bis 200 ADC
: 0,12 mHy bis 100 mH
bis 130°C
Diagramm
Induktivität mit laminiertem Kern
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Ferritkern-Induktivität
Ferritperle nein
Muschel
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Konstruktion
Im Aussehen ähnelt Ferrit keramischem Material. Im Gegensatz zu Keramik ist es jedoch ein eisenhaltiges Material (ferromagnetisch). Dies bedeutet, dass es magnetisiert, wenn es sich in einem Magnetfeld befindet, und es behält diesen Magnetismus immer noch bei, wenn der Bereich entfernt wird.
Folglich hat es eine hohe elektromagnetische Permeabilität und einen geringen Reluktanzpfad zum magnetischen Fluss. Da die Kernmaterialien aus Eisenoxid bestehen, können wir uns auch auf Eisenkerninduktivitäten beziehen.
Es gibt zwei Arten von Ferritkernen:
Es trägt nur vorübergehend Elektromagnetismus. Folglich verliert der Ferrit, wenn das Magnetfeld zurückgeht, seinen Magnetismus. So kann es die magnetische Polarität umkehren. Dementsprechend bezeichnen wir ihn daher oft als transienten oder temporären Magneten.
: Ein dichtes und robustes Material, das bei Temperaturen bis zu 180 °C arbeiten kann. Im Gegensatz zu weichem Ferrit behält es jedoch seinen Magnetismus bei, nachdem das Magnetfeld von ihm entfernt wurde. Daher bezeichnen wir sie als Permanentmagnete.
Benutzungen
Wir können Ferritkerninduktivitäten in den folgenden Anwendungen einsetzen:
Pi-Filter
Schaltkreise
Unterschiedlicher Frequenzbereich
Beispielspezifikationen
1400±25% nH
≥ 150 kHz
-25°C bis ±180°C
1,4 g bis 27,6 g
Diagramm
Diagramm der magnetischen Ferritinduktivität
Quelle: Wikimedia Commons
Arten von Induktivitäten – Toroidalkerninduktivitäten
Toroidalkerninduktivitäten verwenden Toroide als Kern. Folglich werden Sie feststellen, dass die meisten Induktortypen auf dieser Liste ihren Namen auf dem Material basieren, das der Körper verwendet. Toroidal bezieht sich jedoch mehr auf die Form des Kerns als auf das Material.
Toroide sind donutförmige Strukturen – kreisförmig mit einem Loch in der Mitte. Dementsprechend gibt es Induktoroide in einer Vielzahl von Größen und Materialien. Folglich finden Sie toroidale Induktivitäten mit Ferritmaterial oder pulverförmige Kernprodukte wie Kool Mμ.
Der Grund, warum wir unterschiedliche Materialien haben, ist, dass sie sich mit unterschiedlichen Frequenzen und Induktivitätswerten unterschiedlich verhalten. Unabhängig vom Material ist der wichtigste Vorteil der toroidalen Kerninduktivität gegenüber anderen Induktivitätstypen jedoch eine geringere elektromagnetische Interferenz (EMI).
Während Sie Ihren toroidalen Kerninduktivitätsleiter zu Hause erstellen können, benötigen Sie während des Herstellungsprozesses eine einzigartige Wicklungsanpassung.
Benutzungen
Anwendungen von toroidalen Kerninduktivitäten können umfassen:
Stromversorgungen
Elektronische Schaltungen
Analoge Schaltungen
Kommunikationssysteme
Medizinprodukte
Beispielspezifikationen
Molypermalloy Pulver
High Flux (Nickel-Eisen-Legierungspulver)
Kool Mμ (Eisen- und Aluminium-, Siliziumlegierungspulver)
XFlux (Silizium-Eisen-Legierungspulver)
Kool Mμ Max (Eisen-, Silizium- und Aluminiumlegierung)
14 – 300 h/m
0,7 bis 1,6 T
AC-Kernverlust: Flach bis hoch
Diagramm
Toroidalkerninduktivität mit vollständig geprägtem Magnetfeld
Quelle: Wikimedia Commons
Arten von Induktivitäten – Spuleninduktivität
Eine Sammlung von Spuleninduktivitäten
Quelle: Wikimedia Commons
Eine Spule ist ein Stück zylindrisches Material, mit dem Sie Faden, Klebeband oder Kupferspule um sie herum wickeln können. Auch hier beschreibt der Name die Form des Materials im Gegensatz zum Material selbst. Folglich können wir diese Art von Induktivität aufgrund ihrer Form auch als Trommelkerninduktor bezeichnen.
Sobald wir die Spule um die Trommel gewickelt haben, befestigen wir sie mit einem Schrumpfschlauch am Körper. Die Spule kann in verschiedenen Formen und Materialtypen erhältlich sein. Zum Beispiel kann es aus ferromagnetischem Material, Eisenpulver oder Nickel-Eisen-Legierungen bestehen.
Benutzungen
Wir verwenden hauptsächlich spulenbasierte Induktivitäten auf montierten Leiterplatten. Andere Induktivitätsanwendungen umfassen:
Netzteil
Pi-Filter
Filterschaltung
Schaltkreise
Beispielspezifikationen
Nickel-Eisen-Legierung
Kobaltlegierung
Eisen- und Nickelpulver
Ferrit
Standard-Induktivität: +/- 10%
Formfaktoren: Vertikal und horizontal
Diagramm
Ein Transformator, der die grundlegende Konstruktion einer spulenbasierten Induktivität zeigt
Quelle: Wikimedia Commons
Arten von Induktivitäten – Axiale feste Induktivitäten
Eine Sammlung axialer fester Induktivitäten
Konstruktion
Axialinduktivitäten sehen Widerständen sehr ähnlich, und daher können wir sie auch als Farbringinduktivitäten bezeichnen. Dennoch weisen sie oft eine dünne Spule um ein miniaturgebogenes spulenartiges Ferritmaterial auf. Sobald wir die Schleife um den Kern wickeln, verbinden wir Leitungen mit beiden Enden der Struktur. Als nächstes formen wir es mit grüner Keramik- oder Kunststoffisolierung. Schließlich markieren wir es mit Ringen / Bändern gemäß den Spezifikationen und Standards der Electronic Industries Association (EIA).
Diese Ringe ermöglichen es uns, den Wert der Induktivität oder ihrer Induktivität zu erkennen. Typischerweise können Sie sie als 4-Ring- oder 5-Ring-Induktivitäten finden. Um die Bedeutung eines Induktors zu berechnen, sollten Sie sich jedoch auf das UVP-Farbblatt beziehen.
Benutzungen
Axialinduktivitäten sind im Allgemeinen Hochfrequenzinduktivitäten. Aufgrund ihrer Größe und allgemeinen Robustheit können wir sie in verschiedenen Anwendungen einsetzen, wie zum Beispiel:
HF-Anwendungen
Resonanzkreise
Buck-Boost-Wandler
Normalisieren des Stromflusses in einem Stromkreis
Filterschaltungen und andere Designs
Beispielspezifikationen
-55°C bis ± 105°C
Allzweck-Induktivitäten
HF-Induktivitäten
Leistungsinduktivitäten
Choke (Power, RF, Hash und HF)
Geformt
Drahtgewickelt
RFI-Spule
1 nH bis 680 mH
1% bis 20%
2 mA bis 188 A
35 uΩ bis 1,2 KΩ
Arten von Induktivitäten – Diagramm
Allgemeines RSA-Induktorsymbol
Quelle: Kostenlose SVGs
Arten von Induktivitäten – Mehrschichtige Chip-Induktivitäten
Oberflächenmontierbarer Mehrschicht-Induktivitätsquerschnitt
Quelle: Wikimedia Commons
Arten von Induktivitäten – Konstruktion
Wie der Name schon sagt, bestehen Mehrschicht-Chip-Induktivitäten aus mehreren Schichten. Daher bestehen diese Schichten normalerweise aus ferromagnetischem Material auf keramischen dielektrischen Materialien. Darüber hinaus drucken die Hersteller die Induktionsspule mit einer metallischen Paste auf diese ferromagnetischen Platten.
Sobald der Hersteller diese Schichten richtig platziert hat, bilden die Muster eine einzige Spule. Der Hersteller formt und beschichtet dann das Gesamtpaket. Auf jeder Seite des MLCIs-Pakets befinden sich Anschlussklemmen. Dennoch können wir diese Arten von Induktivitäten auch einfach als Mehrschichtinduktivitäten bezeichnen.
Benutzungen
Ihre Kompaktheit ermöglicht es uns, mehrschichtige Chipinduktivitäten in einer Vielzahl von Anwendungen einzusetzen, wie zum Beispiel:
Wearables
Bluetooth-Geräte
Mobile Geräte
Session Border Controller (SBC)
Computer-Motherboards
Netzwerkadapter
Kommunikationsgeräte
Beispielspezifikationen
0,3 nH bis 470 nH
-55°C bis 125°C+
12 MHz bis +65 MHz
Diagramm
Mehrschichtige Keramik-Chip-Induktivitäten Konstruktion
Quelle: Wikimedia Commons
Andere bemerkenswerte Arten von Induktivitäten
: Sie bestehen aus Kupferdrahtsträngen, die um einen Ferritkern gewickelt sind. Im Allgemeinen verwenden wir sie zum drahtlosen Aufladen mobiler Geräte.
Sie sind ferromagnetische Kerninduktivitäten, die durch Luftspalte getrennt sind. So fördern die magnetischen Materialien im Kern eine hohe elektromagnetische Permeabilität.
Sie verwenden ein Dünnschicht-basiertes Material als Spule. Darüber hinaus sind sie unglaublich klein und leicht. Daher können wir sie in Anwendungen wie DC/DC-Wandlern in Mobiltelefonen und anderen tragbaren Geräten verwenden. Darüber hinaus können wir diese Arten von Induktivitäten verwenden, um einen Resonanzkreis zu erzeugen.
Einstellbare Induktivitäten mit einem beweglichen Magnetkern. Dementsprechend bewegt sich der Magnetkern in die Induktorspule hinein und aus ihr heraus. Dies ermöglicht es dem Gerät, den Grad der Induktivität zu ändern. Darüber hinaus können wir sie auch als variable Ferritkerninduktivitäten bezeichnen. Typischerweise kann die variable Induktivität zwischen 10 μH und 100 mH liegen.
Schlussfolgerung
In diesem Leitfaden haben wir einige der häufigsten Arten von Induktivitäten untersucht. Sie haben vielleicht bemerkt, dass die kritische Determinante eines Induktortyps sein Kern ist. Wenn Sie diesen Teil des Leitfadens erreicht haben, sollten Sie ein grundlegendes Verständnis aller Induktortypen haben und wissen, wie sie sich an Ihr nächstes Projekt anpassen können. In jedem Fall hoffen wir, dass Sie diesen Leitfaden als hilfreich empfunden haben. Vielen Dank fürs Lesen.
