Ключевые параметры при выборе индуктивности

При выборе индуктивности необходимо учитывать следующие ключевые параметры: способ монтажа (поверхностный монтаж или монтаж в отверстия), величину индуктивности, номинальный ток, активное сопротивление (DCR), частоту собственного резонанса (SRF), добротность (Q) и диапазон рабочих температур. Обычно требуется, чтобы габариты катушки индуктивности были как можно меньше, однако в каждом конкретном приложении размеры катушки определяются величиной индуктивности и номинальным током.

От чего зависит величина индуктивности дросселя?

Если предполагается использовать катушку индуктивности в качестве простого однозвенного высокочастотного фильтра 1-го порядка, то выбор конкретного компонента производится исходя из частотного спектра шума, который необходимо подавить. На собственной резонансной частоте (SRF) последовательный импеданс катушки индуктивности максимален. Таким образом, для ВЧ-фильтрации следует выбирать дроссель, у которого собственная резонансная частота близка к частоте шума.

Для фильтров более высокого порядка индуктивности отдельных элементов должны быть рассчитаны, исходя из требуемых частот срезов фильтров (для фильтров нижних и верхних частот) или ширины полосы пропускания (для полосовых фильтров). Для выполнения таких расчетов чаще всего используются программы моделирования, такие, например, как SPICE, AWR Microwave Office и Agilent Genesys или ADS.

Для калиброванных цепей или цепей с согласованным импедансом, желательно выбирать компоненты с минимальным разбросом номинала. Как показано в Таблице 1, проволочные индуктивности, как правило, отличаются меньшим отклонением от номинального значения по сравнению с многослойными печатными и толстопленочными индуктивностями.

Таблица 1. Сравнение параметров различных индуктивностей

Тип индуктивности	Индуктивность, нГн	Точность	Q при 1,8 ГГц	Рейтинг тока, мА
Выводная (Coilcraft 0402HP-2N7XGL)	2,7	2%	85 (при 1,8 ГГц)	1500
Многослойная (TDK MLK1005S2N7ST)	2,7	11%	31 (при 1,8 ГГц)	500
Выводная (Coilcraft 0402HP-68NXGL)	68	2%	50 (при 900 МГц)	310
Многослойная (TDK MLK1005S68NJT)	68	5%	20 (при 900 МГц)	150

Как влияет величина тока на выбор индуктивности?

Для сохранения приемлемого уровня потерь и ограничения перегрева катушки индуктивности при протекании большого тока необходимо либо увеличивать сечение провода, либо использовать больше жил того же размера. Применение провода увеличенного сечения позволяет уменьшить активное сопротивление (DCR) и повысить добротность Q, однако расплатой за это становится увеличение габаритов катушки, кроме того, собственная резонансная частота может оказаться ниже. Из таблицы 1 видно, что дроссели с проволочной обмоткой превосходят многослойные печатные индуктивности (того же размера и индуктивности) по уровню допустимой токовой нагрузки.

Увеличение допустимого тока и снижение активного сопротивления обмотки, а также сокращение числа витков могут быть достигнуты за счет использования дросселя с ферритовым сердечником. Однако индуктивности с ферритовым сердечником имеют свои недостатки, такие как значительная температурная зависимость индуктивности, значительная погрешность номинала, пониженная добротность и низкий ток насыщения. Ферритовые дроссели открытого типа, такие как серия LS от Coilcraft, не будут насыщаться даже при протекании номинального тока.

Таким образом, величина тока определяет сопротивление обмотки?

Номинальный ток и активное сопротивление обмотки тесно связаны. Чем меньше сопротивление обмотки, тем меньше будет перегрев при протекании тока, а значит, тем выше может быть сам ток. Кроме того, в большинстве случаев, если все остальные параметры остаются без изменения, для уменьшения сопротивления необходимо использовать дроссель большего типоразмера.

Какой должна быть частота собственного резонанса?

Частота собственного резонанса определяется следующим образом:

На частоте собственного резонанса дроссель обеспечивает максимальное ослабление шума. На более низких частотах импеданс уменьшается. В точке собственного резонанса полное сопротивление достигает максимального значения. На более высоких частотах сопротивление также уменьшается.

В фильтрах более высокого порядка и в приложениях с согласованным импедансом желательно иметь более плоскую частотную зависимость индуктивности вблизи требуемой частоты. Это предполагает выбор дросселя с частотой, значительно превышающей рабочую частоту. Эмпирическое правило заключается в выборе индуктивности, у которой собственная частота резонанса в 10 раз выше рабочей частоты. Обычно, величина индуктивности определяет частоту резонанса и наоборот. Чем выше индуктивность, тем ниже частота резонанса, что является следствием увеличения емкости обмотки.

Частотная зависимость индуктивности и импеданса

Индуктивность и импеданс резко возрастают вблизи собственной резонансной частоты (SRF), как показано на рисунке 1. Если предполагается использовать катушку индуктивности в роли простого ВЧ-фильтра, в таких случаях следует выбирать дроссель, у которого частота резонанса максимально близка к частоте подавляемого шума. Для других приложений следует выбирать дроссель, у которого частота резонанса максимально, как минимум в 10 раз, выше рабочей частоты.

Рис. 1. Частотная зависимость индуктивности и импеданса проволочного дросселя 100 нГн

В каких случаях важна добротность?

Высокое значение добротности (Q) обеспечивает узкую полосу пропускания, что важно, если катушка индуктивности используется в составе LC-генератора или в другом узкополосном приложении (рисунок 2). Высокое значение Q также приводит к низким потерям и способствует уменьшению энергопотребления.

Рис. 2. Высокая добротность (Q) обеспечивает узкую полосу пропускания и низкие потери

Добротность индуктивности рассчитывается следующим образом:

Все зависящие от частоты параметры, активные и реактивные потери учитываются в Q, в том числе индуктивность, емкость, скин-эффект проводника и потери в материале магнитного сердечника. Как указано в таблице 1, индуктивности с проволочной обмоткой имеют гораздо более высокие значения Q, чем многослойные печатные индуктивности того же размера и номинала.

Как выбрать рейтинг температуры?

При увеличении тока и сопротивления потери мощности в индуктивности увеличиваются. В свою очередь потери приводят к разогреву и повышению температуры компонента. Номинальный ток индуктивности обычно приводится для заданной температуры окружающей среды, но из-за собственных потерь температура компонента оказывается выше температуры среды. Например, если компонент с верхней границей диапазона рабочих температур +125° C в процессе протекания номинального значения полного тока (Irms или Idc) дополнительно нагревается на 15 °C, то его собственная максимальная температура составит приблизительно 140 °C. При выборе катушки индуктивности нужно убедиться, что температура окружающей среды и потребление тока в приложении не превышают номинальных значений.

Как быстро найти индуктивности, которые обладают всеми необходимыми характеристиками?

Сравнение спецификаций дросселей от различных производителей может занять много времени. Инструмент поиска индуктивностей Coilcraft позволяет выбирать катушки по шести различным параметрам. Фильтр автоматически оставляет только те модели, которые удовлетворяют заданным требованиям.

Автор: Вячеслав Гавриков, г. Смоленск

Производители: Tdk

Разделы: Дроссели

Опубликовано: 04.

06.2019

Страница не найдена — Вместе мастерим

В канун Нового года все мечтают о чудесах и подарках. И эта атмосфера казалось бы возникает сама по себе. Однако, на самом деле бывает и такое, что праздник приближается, а радость и воодушевление совсем запаздывают. Сейчас подобное случается практически в каждой семье. Т.к. в бесконечном круговороте дел люди порой забывают о важном. Поэтому для полноценного …

Читать далее

Содержание1 Животные из яичной скорлупы2 Для любителей рисовать3 Домашний театр4 Яичная гирлянда5 Горшочек для зелени Что вы делаете с яичной скорлупой? Простите, вопрос, безусловно, глупый. Конечно, выбрасываете. А вот и зря. Никогда не задумывались, что она может быть полезна? Не спешите кривить рожицы и крутить пальцем у виска, но из яичной скорлупы можно сделать много …

Читать далее

Рустикальный стиль, стиль шале и «русская изба» стабильно в моде уже достаточное количество лет. Полноценную мебель сделать без навыков сложно, но некоторые детали интерьера под силу практически каждому. Я подготовила серию мастер-классов, в которых подробно расскажу как сделать своими руками из подручных материалов и доступным инструментом уникальные вещи. Красивая и не сложная поделка своими руками …

Читать далее

Содержание1 Причины засоров и как их избежать.2 Как понять, что на поверхности трубы скопилась сажа3 Чем топить печь, чтобы прочистить дымоход4 Механическая очистка с помощью троса и ерша.4.1 Инструменты для работы4.2 Как снять сажу с поверхности4.3 Правила безопасности5 Как почистить дымоходы в печи народными средствами.6 Биологическая чистка: и в снег, и в дождь7 Химическая чистка: …

Читать далее

Содержание1 Как работает микроволновая печь2 Как выбрать микроволновку2.1 Типы3 Объем4 Функции Микроволновая печь – незаменимый помощник делового человека. Это экономит наше время, облегчает нашу жизнь и делает возню на кухне более приятной. Однако было время, когда домохозяйки боялись этого устройства. Многие до сих пор думают, что пища, приготовленная в ней, опасна для здоровья. Это действительно …

Читать далее

Содержание1 Как подключить беспроводную камеру заднего вида?2 Какая камера заднего вида лучше?3 Рекомендуемые модели4 Сколько стоит беспроводная камера заднего вида?5 Что лучше: датчики заднего вида или камера заднего вида? Рынок автомобильных аксессуаров очень велик. Некоторые из них представляют собой избыток формы над содержанием, но некоторые определенно заслуживают внимания, поскольку могут быть полезны. Отличным примером этого …

Читать далее

Содержание1 Топ-5 блендеров для смузи1.1 Ninja BL7701.2 NutriBullet Pro NB9-1301 — Самый удобный миксер для смузи1.3 Vitamix Pro 7501.4 Oster Pro 1200 — Лучшая классика1.

5 Blendtec Classic 575 — лучший автоматизированный Блендеры — это универсальные кухонные приборы, которые могут измельчать ингредиенты для соуса сальса и превращать овощи в пюре для супов. Одной из задач, которую люди …

Читать далее

Содержание1 Wahl Lithium-Ion+ – самый дешевый триммер2 Remington MB4700 Smart – самый гибкий3 Wahl Aqua Blade Rechargeable – лучшая водостойкость4 Braun Beard BT7240 – самый портативный5 Panasonic ER-GB42-K – лучшее для начинающих Формирование привлекательной бороды требует времени, терпения и, конечно же, хорошего триммера. Триммеры оснащены функцией регулировки длины, которая позволяет установить нужную длину. Помимо того, …

Читать далее

Содержание1 Miele AutoDos G7566 — В целом лучший2 Bosch 300 Series — Самая прочная3 Frigidaire Gallery 24 — Лучшее соотношение4 KitchenAid KDPM604KPS — Лучший дизайн5 LG Smart QuadWash и TrueSteam — Лучшая умная посудомоечная машина Приобретение высококачественной посудомоечной машины — это достойная инвестиция, которую необходимо рассмотреть для своего дома. Это не только избавит от хлопот и времени, которое вы …

Читать далее

Содержание1 Характеристики выбора пряжи2 Топ 5 пряжи для детей3 Хлопок для вязания.4 Пряжа из шерсти.5 Акриловые нитки6 Как правильно позаботиться об одежде из пряжи7 Какая пряжа не подходит для вязания детям Многие женщины любят вязать красивые вещи для своих деток или внуков. Вязание требует очень большое терпение и много времени. Перед вязкой стоит выбрать качественную …

Читать далее

Частотно-импедансные характеристики индукторов и определение резонансной частоты индукторов | Борьба с шумом с помощью катушек индуктивности

Шум переключения

2019.03.22

Пункты этой статьи

・Дроссель обладает индуктивной характеристикой (сопротивление увеличивается с ростом частоты) вплоть до резонансной частоты.

・За пределами резонансной частоты индуктор проявляет емкостную характеристику (сопротивление уменьшается с ростом частоты).

・При частотах выше резонансной частоты индуктор не работает как индуктор.

・Когда индуктивность L мала, резонансная частота катушки индуктивности высока.

・Полное сопротивление катушки индуктивности в точке резонанса ограничено паразитными компонентами сопротивления.

В этой статье мы объясняем «Устранение шума с помощью катушек индуктивности».

Понимание частотных характеристик катушек индуктивности

Прежде чем приступить к объяснению мер противодействия шуму с использованием конкретных катушек индуктивности, мы сначала кратко рассмотрим частотные характеристики катушек индуктивности, аналогично статье, объясняющей «Устранение помех с помощью конденсаторов».

Индуктивность (катушка) имеет следующие основные характеристики, которые называются индуктивным реактивным сопротивлением.

 ① Катушка индуктивности пропускает постоянный ток практически без изменений.
 ② Катушка индуктивности препятствует прохождению переменного тока.
 ③ Чем выше частота, тем сложнее протекать переменному току.

Ниже приведен схематический график, показывающий частотно-импедансную характеристику катушки индуктивности.

В идеальном индукторе импеданс возрастает линейно с ростом частоты, но в действительности, как показывает эквивалентная схема, параллельно индуктору присутствует паразитная емкость EPC, поэтому возникает явление собственного резонанса.

Таким образом, до резонансной частоты проявляется индуктивная характеристика, присущая индуктору (в которой импеданс увеличивается с ростом частоты), но за пределами резонансной частоты доминирующим становится влияние паразитной емкости, а емкостная характеристика ( в котором импеданс уменьшается с ростом частоты). Другими словами, в области частот выше резонансной частоты устройство уже не работает как индуктор.

Резонансную частоту индуктора можно найти из приведенного выше уравнения. Уравнение такое же, как уравнение для резонансной частоты конденсатора, с той лишь разницей, что термин в качестве предмета является емкостью или индуктивностью. Как видно из уравнения, с уменьшением индуктивности L резонансная частота возрастает.

Паразитные компоненты индуктора включают, помимо электростатической паразитной емкости EPC, резистивную составляющую обмоток индуктора ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) и EPR (эквивалентное параллельное сопротивление) параллельно с электростатической емкостью. Компоненты сопротивления ограничивают импеданс в точке резонанса.

Информация о загрузке технических документов

Доступны загружаемые материалы, в том числе материалы лекций с семинаров, спонсируемых ROHM, и руководство по выбору преобразователей постоянного тока.

См. список документов

Список статей по теме «Частотно-импедансные характеристики индукторов и определение резонансной частоты индукторов»

Скачать техническую документацию

Материалы для загрузки, в том числе материалы лекций с семинаров, спонсируемых ROHM, и руководство по выбору преобразователей постоянного тока теперь доступны.

См. список документов

Шум переключения

Изменяется ли индуктивность LC-фильтра в зависимости от частоты?

спросил

6 лет, 6 месяцев назад

Изменено 6 лет, 6 месяцев назад

Просмотрено 1к раз

\$\начало группы\$

Я вроде понимаю формулы индуктивного сопротивления. Применяются ли они к LC-фильтру?

У меня есть это, катушка индуктивности на 700 нГн и конденсаторы на 120 пФ для фильтра электромагнитных помех с частотой отсечки 20 МГц:

^{смоделируйте эту схему — схема создана с помощью CircuitLab}

В спецификациях моего фильтра электромагнитных помех указано максимальное сопротивление постоянного тока 8 Ом.

Если я решу индуктивность в формуле реактивного сопротивления для 8 Ом, я получу гораздо более высокие уровни индуктивности, чем 700 нГн. Это происходит, или мне не хватает ключевой концепции здесь.
• фильтр
• индуктивный
• индуктивный
• реактивный
• полуфильтр

\$\конечная группа\$

7

\$\начало группы\$

Индуктивность, как правило, является фиксированной величиной, определяемой конструкцией компонента и т. д. В некоторых случаях, как указано @N. Г. вблизи могут возникать паразитные эффекты, изменяющие это значение. Однако на частоте 20 МГц я сомневаюсь, что вы увидите какой-либо из этих эффектов на вашей катушке индуктивности 700 нГн. Я предполагаю, что спецификация EMI написана так, что при постоянном токе у вас нет катушки индуктивности более 8 Ом. Такое сопротивление будет исходить от проволочных обмоток, поскольку они не являются идеальными проводниками.

Пока выбранная вами катушка индуктивности имеет сопротивление постоянному току ниже 8 Ом, ваш фильтр должен соответствовать упомянутым вами требованиям к электромагнитным помехам.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Не так быстро! Катушки индуктивности обладают некоторым сопротивлением из-за того, что они намотаны из проволоки с конечной проводимостью. Кроме того, они обладают некоторой емкостью из-за того, что обмотки расположены рядом в непосредственной близости. Эти паразитные величины не являются незначительными на высоких частотах — действительно, индуктор становится саморезонансным на некоторой частоте — это часто указывается производителем для РЧ-индукторов.

Кроме того, вы очищаете состояние «8 Ом при постоянном токе» — реактивное сопротивление при постоянном токе равно нулю;

ZL = 2 * PI * f * L (DC равен f = 0)

Ниже показана модель типичного индуктора (источник — http://www.