Типы катушек индуктивности:полное руководство

Катушки индуктивности имеют репутацию больших и неповоротливых. Таким образом, некоторые любители могут избегать их, особенно в начале. Тем не менее, они являются важным пассивным компонентом и заслуживают изучения. Кроме того, не все катушки индуктивности негибкие и громоздкие, и они могут быть одним из самых важных электронных компонентов для вашей печатной платы. Но сначала вам нужно знать, какой тип катушек индуктивности наиболее подходит для вашего проекта.

Типы катушек индуктивности

Индукторы бывают разных форм и размеров. В этом разделе руководства мы рассмотрим все доступные вам типы катушек индуктивности, а также обсудим их функции, области применения и конструкцию.

Связанный индуктор

Источник:Викисклад.

Связанный индуктор/малый трансформатор

Строительство

Связанные индукторы состоят из идеального трансформатора и индуктора с намагничивающей индуктивностью, и эти два компонента объединяются, чтобы сформировать связанный индуктор. Как и в большинстве катушек индуктивности, связанная катушка индуктивности использует намагниченный компонент катушки индуктивности для хранения энергии, в то время как трансформатор передает ее. Однако обе катушки катушки индуктивности увеличивают общую электромагнитную проницаемость благодаря явлению, известному как взаимная индуктивность/индукция.

Использование

Обычно мы используем связанные катушки индуктивности в понижающе-повышающих преобразователях постоянного тока, таких как:

• Однотактные преобразователи первичной индуктивности
• Обратноходовые преобразователи
• Конвертер Чука

Пример спецификации

• Основной объем: 0,121 литра
• Длина промежутка:
  • Сторона: 0 мм
  • В центре: 26,6 мм
• Общий вес: 910 г

Диаграмма

Схема связанных индукторов

Источник:Викисклад

Дроссель с воздушным сердечником

Цветные индукторы воздушной катушки

Строительство

Катушка индуктивности с воздушным сердечником является одним из наиболее распространенных типов катушек индуктивности. В нем часто используется керамический сердечник, и поэтому мы обычно называем его индуктором с керамическим сердечником. Однако воздушные индукторы также могут быть без сердечника.

Тем не менее, воздушные индукторы с керамическим немагнитным сердечником предпочтительнее. Это связано с тем, что керамический сердечник придает индуктору форму и поддерживает его. Кроме того, керамика является идеальным материалом из-за ее низкого теплового коэффициента расширения, и, таким образом, она может обеспечить высокий уровень стабильности при использовании катушки. Неудивительно, что керамика является одним из самых распространенных материалов для сердцевины.

Кроме того, керамика лишена магнитных свойств. Следовательно, он имеет нулевую проницаемость и не будет накапливать остаточную энергию или влиять на общую индуктивность компонента. В процессе производства производители погружают индуктор в воск или лак для дальнейшей его стабилизации. Этот процесс необходим для воздушных индукторов без сердечника.

Использование

Мы можем использовать катушки индуктивности с воздушным сердечником в высокочастотных приложениях, таких как телевизоры. Другие известные приложения включают:

• Межступенчатая связь
• низкочастотные приложения от 20 Гц до 1 МГц.
• РЧ- и ПЧ-настроечные катушки
• Схемы фильтрации

Пример спецификации

• Рабочая температура: от -40°C до 125°C (+)
• Допуск: ± 2 %, 5 % и 10 %
• Диапазон: от 1,65 нГн до 538 нГн
• Сопротивление постоянному току: 0,4 Ом
• Тарифометр: 18 AWG

Диаграмма

Символ индуктора с воздушным сердечником

Источник:Викисклад

Дроссель с многослойным сердечником

Основная сборка ER

Источник:Викисклад.

Строительство

Производители создают сердечник этих катушек индуктивности, укладывая стопку пластин друг на друга. Материалы, из которых состоят эти пластины, зависят от технических характеристик и назначения индуктора. Поэтому он может состоять из множества материалов разной толщины.

Однако ламинаты, как правило, имеют стальную основу и содержат изоляционный материал между ними. Таким образом, изготовитель должен располагать эти пластины параллельно магнитному полю, чтобы предотвратить потери на вихревые токи. Кроме того, другие важные компоненты индуктора с многослойным сердечником включают катушку, намотанную на катушку.

Использование

Мы обычно используем ламинированные катушки индуктивности в трансформаторах. Однако вы также можете использовать их в самых разных приложениях, таких как:

• Линейные фильтры
• Фильтры шума
• Фильтр дросселей
• Зарядные устройства/преобразователи для электромобилей

Пример спецификации

• Диапазон постоянного тока: от 1,0 до 200 АЦП
• Диапазон индуктивности :от 0,12 мГн до 100 мГн
• Рабочая температура: до 130°C

Диаграмма

Дроссель с многослойным сердечником

Источник:Викисклад.

Дроссель с ферритовым сердечником

Ферритовый валик № оболочка

Источник:Викисклад.

Строительство

По внешнему виду феррит напоминает керамический материал. Однако, в отличие от керамики, это железосодержащий материал (ферромагнитный). Это означает, что он намагничивается, когда находится в магнитном поле, и сохраняет этот магнетизм, когда область удаляется.

Следовательно, он имеет высокую электромагнитную проницаемость и низкое сопротивление магнитному потоку. Поскольку материалы сердечника состоят из оксида железа, мы также можем ссылаться на катушки индуктивности с железным сердечником.

Существует два типа ферритовых сердечников:

• Мягкий феррит: Он лишь временно переносит электромагнетизм. Следовательно, когда магнитное поле уменьшается, феррит теряет свой магнетизм. Таким образом, он может изменить магнитную полярность. Соответственно, именно поэтому мы часто называем его переходным или временным магнитом.
• Жесткий феррит :Плотный и прочный материал, способный работать при температурах до 180°C. Однако, в отличие от мягкого феррита, он сохраняет свой магнетизм после снятия с него магнитного поля. Поэтому мы называем их постоянными магнитами.

Использование

Мы можем использовать катушки индуктивности с ферритовым сердечником в следующих приложениях:

• Фильтры числа пи
• Переключение цепей
• Другой диапазон частот

Пример спецификации

• Индуктивность: 1400±25% нГн
• Диапазон рабочих частот: ≥ 150 кГц
• Рабочая температура: от -25°C до ±180°C
• Вес: от 1,4 г до 27,6 г

Диаграмма

Схема магнитного ферритового индуктора

Источник:Викисклад.

Типы катушек индуктивности — Дроссели с тороидальным сердечником

В индукторах с тороидальным сердечником в качестве сердечника используются тороидальные сердечники. Следовательно, вы заметите, что название большинства типов индукторов в этом списке основано на материале, который используется в корпусе. Однако термин «тороидальный» больше относится к форме сердечника, чем к материалу.

Тороиды представляют собой конструкции в форме пончиков – круглые с отверстием посередине. Соответственно, тороидальные индукторы бывают разных размеров и из различных материалов. Следовательно, вы можете найти катушки индуктивности на тороидальной основе с ферритовым материалом или продукты с порошковым сердечником, такие как Kool Mµ.

Причина, по которой у нас разные материалы, заключается в том, что они ведут себя по-разному с разными частотами и значениями индуктивности. Тем не менее, независимо от материала, наиболее значительным преимуществом индуктора с тороидальным сердечником по сравнению с другими типами индуктора является более низкий уровень электромагнитных помех (ЭМП).

Хотя вы можете создать свой индуктор с тороидальным сердечником дома, вам потребуется уникальное согласование обмоток в процессе производства.

Использование

Применение индукторов с тороидальным сердечником может включать:

• Источники питания
• Электронные схемы
• Аналоговые схемы
• Системы связи
• Медицинские устройства

Пример спецификации

• Типы материалов:
  • Порошок молибпермаллоя
  • High Flux (порошок сплава никеля и железа)
  • Kool Mµ (порошок сплава железа, алюминия, кремния)
  • XFlux (порошок сплава кремния и железа)
  • Kool Mµ Max (железо, кремний и алюминиевый сплав)
• Проницаемость: 14 – 300 Гн/м
• Насыщенность: от 0,7 до 1,6 Тл

Потери в сердечнике переменного тока: От мелкой до высокой

Диаграмма

Дроссель с тороидальным сердечником и полностью сформированным магнитным полем

Источник:Викисклад.

Типы катушек индуктивности — Боббинный индуктор

Набор катушек индуктивности

Источник:Викисклад.

Бобина представляет собой кусок цилиндрического материала, который позволяет наматывать на него нить, ленту или медную катушку. Опять же, название описывает форму материала, а не сам материал. Следовательно, мы также можем называть этот тип индуктора индуктором барабанного сердечника из-за его формы.

После того, как мы намотали катушку на барабан, мы закрепляем ее с помощью термоусадочной трубки на корпусе. Шпулька может быть разной формы и из разных материалов. Например, он может состоять из ферромагнитного материала, порошкообразного железа или сплавов никеля и железа.

Использование

В основном мы используем катушки индуктивности на смонтированных печатных платах. Другие приложения индуктивности включают:

• Адаптер питания
• Фильтры числа пи
• Контур фильтра
• Схемы импульсного питания

Примеры спецификаций

• Тип материала:
  • Никель-железный сплав
  • Кобальтовый сплав
  • Порошок железа и никеля
  • Феррит

Стандартная индуктивность: +/- 10%

Форм-факторы: Вертикальное и горизонтальное

Диаграмма

Трансформатор, демонстрирующий базовую конструкцию катушки индуктивности

Источник:Викисклад.

Типы катушек индуктивности — Осевые катушки индуктивности

Набор осевых фиксированных катушек индуктивности

Строительство

Осевые катушки индуктивности очень похожи на резисторы, поэтому мы можем также называть их катушками индуктивности с цветными кольцами. Тем не менее, они часто имеют тонкую катушку вокруг миниатюрного изогнутого ферритового материала, похожего на катушку. Как только мы обмотаем петлю вокруг сердечника, мы подсоединим выводы к обоим концам конструкции. Далее облепляем зеленым керамическим или пластиковым утеплителем. Наконец, мы помечаем его кольцами/полосами в соответствии со спецификациями и стандартами Ассоциации электронной промышленности (EIA).

Эти кольца позволяют нам определить значение катушки индуктивности или ее индуктивности. Как правило, вы можете найти их как катушки индуктивности с 4 или 5 кольцами. Тем не менее, чтобы рассчитать важность индуктора, вы должны обратиться к таблице цветов EIA.

Использование

Осевые индукторы обычно представляют собой высокочастотные индукторы. Из-за их размера и общей надежности мы можем использовать их в нескольких приложениях, таких как:

• Платы
• Радиочастотные приложения
• Резонансные схемы
• Повышающе-понижающие преобразователи
• Нормализация протекания тока в электрической цепи
• Схемы фильтров и другие конструкции

Пример спецификации

• Рабочая температура: от -55°C до ± 105°C
• Типы индукторов:
  • Дроссели общего назначения
  • ВЧ-индукторы
  • Силовые индукторы
• Типы катушек и материалов:
  • Дроссель (Мощность, РЧ, Хэш и ВЧ)
  • Формованные
  • Проволочный
  • Радиочастотная катушка
• Диапазоны индуктивности: от 1 нГн до 680 мГн
• Допуск: от 1% до 20%
• Диапазон максимального DC: от 2 мА до 188 А
• Диапазон сопротивления постоянному току: от 35 мкОм до 1,2 кОм

Типы катушек индуктивности — Диаграмма

Общий символ индуктора RSA

Источник:бесплатные SVG

Типы катушек индуктивности — Многослойные катушки индуктивности

Поперечное сечение многослойного индуктора для поверхностного монтажа

Источник:Викисклад

Типы катушек индуктивности — Строительство

Как следует из названия, многослойные катушки индуктивности состоят из нескольких слоев. Таким образом, эти слои обычно состоят из ферромагнитного материала поверх керамических диэлектрических материалов. Кроме того, производители печатают индукционную катушку на этих ферромагнитных листах с помощью металлической пасты.

Как только производитель правильно размещает эти слои, узоры образуют единый виток. Затем производитель формирует и покрывает всю упаковку. На каждой стороне упаковки MLCI есть соединительные клеммы. Тем не менее, мы также можем называть эти типы катушек индуктивности просто многослойными катушками индуктивности.

Использование

Их компактность позволяет использовать многослойные микросхемы индуктивности в различных приложениях, таких как:

• Одежда
• Устройства Bluetooth
• Мобильные устройства
• Контроллер границы сеанса (SBC)
• Материнские платы компьютеров
• Сетевые адаптеры
• Коммуникационное оборудование

Пример спецификации

• Диапазон индуктивности: от 0,3 нГн до 470 нГн
• Диапазон рабочих температур: от -55°C до 125°C+
• Частотный диапазон: от 12 МГц до +65 МГц

Диаграмма

Конструкция многослойных керамических катушек индуктивности

Источник:Викисклад

Другие известные типы катушек индуктивности

• Катушки для беспроводной зарядки :они состоят из жил медной проволоки, намотанной на ферритовый сердечник. Как правило, мы используем их для беспроводной зарядки мобильных устройств.
• Дроссели с сердечником из порошкового железа: Они представляют собой катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником, разделенные воздушными промежутками. Таким образом, магнитные материалы в сердечнике обеспечивают высокий уровень электромагнитной проницаемости.
• Пленочный индуктор: В качестве катушки они используют материал на основе тонкой пленки. Кроме того, они невероятно маленькие и легкие. Поэтому мы можем использовать их в таких приложениях, как преобразователи постоянного тока в постоянный в мобильных телефонах и других портативных устройствах. Кроме того, мы можем использовать эти типы катушек индуктивности для создания резонансного контура.
• Переменный индуктор: Регулируемые катушки индуктивности с подвижным магнитным сердечником. Соответственно, магнитный сердечник перемещается в катушке индуктивности и выходит из нее. Таким образом, это позволяет устройству изменять уровень индуктивности. Кроме того, мы также можем называть их катушками индуктивности с переменным ферритовым сердечником. Обычно переменная индуктивность может находиться в диапазоне от 10 мкГн до 100 мГн.

Заключение

В этом руководстве мы рассмотрели некоторые из наиболее распространенных типов катушек индуктивности. Вы могли заметить, что критическим фактором, определяющим тип катушки индуктивности, является ее ядро. Если вы дошли до этой части руководства, у вас должно быть общее представление обо всех типах индукторов и о том, как они могут соответствовать вашему следующему проекту. В любом случае, мы надеемся, что это руководство оказалось для вас полезным. Спасибо за чтение.