Виды катушек индуктивности: характеристики, применение и особенности

Какие бывают виды катушек индуктивности. Как устроены катушки с воздушным, ферритовым и другими сердечниками. Где применяются разные типы катушек индуктивности. Какие у них особенности и характеристики.

Основные виды катушек индуктивности

Катушки индуктивности являются одним из ключевых пассивных компонентов электронных схем. Они способны накапливать энергию магнитного поля и противодействовать изменениям тока. Существует несколько основных видов катушек индуктивности:

• С воздушным сердечником
• С ферритовым сердечником
• С железным сердечником
• Тороидальные
• Многослойные
• Экранированные
• Переменной индуктивности

Каждый тип имеет свои особенности конструкции, характеристики и области применения. Рассмотрим их подробнее.

Катушки с воздушным сердечником

Катушки с воздушным сердечником имеют самую простую конструкцию — провод намотан на каркас из диэлектрического материала. Сердечником служит воздух.

Особенности катушек с воздушным сердечником:

• Низкая индуктивность
• Высокая добротность на высоких частотах
• Отсутствие потерь в сердечнике
• Линейность характеристик
• Стабильность параметров

Применяются такие катушки преимущественно в высокочастотных цепях — радиоприемниках, передатчиках, фильтрах.

Катушки с ферритовым сердечником

Катушки с ферритовым сердечником имеют более высокую индуктивность по сравнению с воздушными за счет магнитных свойств феррита. Феррит представляет собой керамический материал из оксидов железа и других металлов.

Характеристики катушек с ферритовым сердечником:

• Высокая индуктивность при небольших размерах
• Низкие потери на высоких частотах
• Возможность подстройки индуктивности
• Хорошее экранирование магнитного поля

Применяются в силовой электронике, импульсных источниках питания, фильтрах. Популярны в устройствах, работающих на частотах до сотен МГц.

Тороидальные катушки индуктивности

Тороидальные катушки выполнены в виде кольца (тороида) из магнитного материала, на которое намотан провод. Такая конструкция обеспечивает ряд преимуществ:

• Высокая индуктивность
• Малые габариты
• Хорошее экранирование магнитного поля
• Низкие потери
• Высокая добротность

Тороидальные катушки широко применяются в импульсных источниках питания, DC-DC преобразователях, фильтрах.

Многослойные катушки индуктивности

Многослойные катушки изготавливаются путем нанесения проводящих дорожек на керамическую подложку в несколько слоев. Это позволяет получить компактную катушку с высокой индуктивностью.

Особенности многослойных катушек:

• Малые габариты
• Высокая индуктивность
• Возможность поверхностного монтажа
• Низкий профиль

Применяются в портативной электронике, беспроводных устройствах, где критичны размеры компонентов.

Экранированные катушки индуктивности

Экранированные катушки заключены в магнитный экран, который ограничивает распространение магнитного поля. Это позволяет снизить помехи и взаимное влияние компонентов.

Преимущества экранированных катушек:

• Низкий уровень электромагнитных помех
• Возможность плотного монтажа
• Стабильность характеристик

Экранированные катушки часто используются в импульсных преобразователях, аудиотехнике, измерительных приборах.

Катушки переменной индуктивности

Катушки переменной индуктивности позволяют регулировать величину индуктивности. Это достигается за счет перемещения сердечника или изменения числа витков.

Варианты конструкции:

• С подвижным ферритовым сердечником
• С переменным воздушным зазором
• С отводами от обмотки

Применяются для настройки колебательных контуров, в фильтрах с регулируемыми характеристиками.

Как выбрать катушку индуктивности

При выборе катушки индуктивности нужно учитывать следующие факторы:

• Требуемая индуктивность
• Рабочая частота
• Допустимый ток
• Габариты
• Добротность
• Температурная стабильность
• Экранирование

Правильный выбор типа катушки позволит оптимизировать характеристики устройства и снизить его стоимость.

Области применения различных видов катушек индуктивности

Разные виды катушек индуктивности находят применение в различных областях электроники:

• Радиочастотные цепи — катушки с воздушным сердечником
• Импульсные источники питания — ферритовые и тороидальные
• Фильтры — экранированные и многослойные
• Беспроводная передача энергии — катушки для беспроводной зарядки
• Измерительная техника — прецизионные катушки с воздушным сердечником
• Силовая электроника — мощные дроссели с железным сердечником

Правильный выбор типа катушки для конкретного применения позволяет оптимизировать характеристики устройства.

Тенденции развития катушек индуктивности

Основные направления совершенствования катушек индуктивности:

• Миниатюризация
• Повышение рабочих частот
• Улучшение температурной стабильности
• Снижение потерь
• Интеграция в микросхемы

Развитие технологий позволяет создавать все более совершенные катушки индуктивности для современной электроники.

Индуктивность. Виды катушек и контур. Работа и особенности

Индуктивность характеризует магнитные свойства цепи тока. Она прямо пропорциональна магнитному потоку и обратно пропорциональна силе тока в контуре.

Электрический ток во время протекания по контуру образует магнитное поле. Индуктивностью называют способность получать энергию от источника тока и создавать из нее магнитное поле.

При повышении тока на обмотке магнитное поле повышается, а при снижении уменьшается. Катушкой называется винтовая катушка в виде спирали из изолированного провода, с индуктивностью, при малой емкости и сопротивлении которая  имеет единицу измерения Гн (Генри) и определяется по формуле:

L = Φ / I, где L – индуктивность катушки, I – сила тока, Φ – магнитный поток.

Катушка обладает некоторой особенностью. При подаче на нее постоянного напряжения, в ней образуется напряжение, противоположное по знаку, и длящееся очень короткий промежуток времени. Это явление назвали ЭДС самоиндукции. ЭДС – это электродвижущая сила.

При размыкании цепи напряжение и ЭДС суммируются поэтому, сначала ток будет иметь двойную величину, а затем упадет до нуля. Время падения тока зависит от величины индуктивности катушки.

Виды катушек

Катушки можно разделить на типы:

• С магнитным сердечником. Его материалом может быть сталь, ферритовый сердечник. Они предназначены для увеличения величины индуктивности.
• Без сердечника. Катушки наматываются в виде спирали, на бумажной трубке. Применяются для создания незначительной индуктивности (до 5 мГн).

Чаще всего применяют сердечники из пластин, выполненных из электротехнической стали, для снижения вихревых токов, а также сердечники в виде ферритовых колец различных размеров (тороидальные), обеспечивающие создание значительной индуктивности, в отличие от обычных цилиндрических сердечников.

Катушки со значительной величиной индуктивности выполняют в виде трансформатора с металлическим сердечником. От обычного трансформатора они отличаются числом обмоток. В такой катушке есть одна первичная обмотка, а вторичной нет.

Особенности

• При соединении нескольких катушек по параллельной схеме, необходимо следить, чтобы они были расположены на плате друг от друга как можно дальше, во избежание взаимного влияния катушек друг на друга магнитными полями.
• Расстояние между витками на тороидальном сердечнике не влияет на свойства индуктивной катушки.
• Для создания наибольшей индуктивности витки на катушке необходимо наматывать вплотную между собой.
• При использовании в качестве сердечника ферритового цилиндра с наибольшей индуктивностью будет центр.
• Чем меньше число витков на катушках, тем ниже у них индуктивности.
• При последовательной схеме соединения катушек, общая индуктивность цепи складывается из индуктивностей каждой катушки.

Емкость катушки

Витки обмотки катушки отделены друг от друга диэлектрическим слоем, поэтому они образуют своеобразный конденсатор, который характеризуется своей емкостью. В катушках, имеющих несколько слоев обмотки, емкость образуется между слоями. В результате, катушка имеет свойство не только индуктивности, но и емкости.

Чаще всего емкость катушки оказывает отрицательное воздействие на элементы электрической схемы. Поэтому от емкости катушки избавляются разными способами. Например, каркас катушки изготавливают особой формы, витки наматывают по специальной технологии. При намотке катушки виток к витку, ее емкость также повышается.

Колебательный контур

Если подключить конденсатор и катушку по схеме, изображенной на рисунке, то получается контур колебаний, который широко применяется в радиотехнических устройствах.

Если навести ЭДС в катушке или зарядить конденсатор, то в контуре будут происходить некоторые колебательные процессы. Конденсатор при разряде возбуждает магнитное поле в катушке индуктивности. При истощении заряда конденсатора, катушка возвращает энергию снова в конденсатор, но с противоположным знаком, с помощью ЭДС самоиндукции. Такой процесс повторяется в виде электромагнитных синусоидальных колебаний.

Частота таких колебаний является резонансной частотой, зависящей от индуктивности катушки и емкости конденсатора. Колебательный контур, соединенный по параллельной схеме имеет значительное сопротивление на частоте резонанса. Это дает возможность применять его для избирательности частоты в цепях входа в радиоаппаратуре, а также в усилителях частоты и схемах генераторов частоты.

При параллельной схеме соединения контура колебаний имеются два реактивных элемента, которые обладают разной силой реактивности. Применение такого типа контура позволяет сделать вывод, что при параллельном соединении элементов необходимо суммировать только их проводимости, а не сопротивления. На частоте резонанса сумма проводимостей элементов контура нулевая, что позволяет говорить о сопротивлении переменному току стремящемуся к бесконечности.

За 1 период колебаний действия контура происходит обмен энергией между катушкой и емкостью. В таком случае образуется контурный ток, значительно превосходящий величину тока во внешней цепи.

Индуктивность и конденсатор

Токоведущие части различных устройств могут образовывать индуктивности. Такими частями являются предохранители, токоотводящие шины, соединительные выводы и другие аналогичные части. Если дополнительно присоединить к конденсатору шины, то образуется индуктивность, которая оказывает влияние на работу электрической цепи. Также, на работоспособность цепи влияет емкость и сопротивление.

Индуктивности, образующияся на частоте резонанса вычисляется по формуле:

C_e = C / (1 – 4Π2f2LC), где C_e – это емкость конденсатора (эффективная), f – частота тока, L – индуктивность катушки, С – действительная емкость, П – число «пи».

Величина индуктивности должна всегда учитываться в схемах с силовыми конденсаторами большой емкости.

В схемах с импульсными конденсаторами важным фактором является значение собственной индуктивности. Разряд таких конденсаторов происходит на индуктивные контуры, делящиеся на виды:

• Колебательные.
• Апериодические.

В конденсаторе индуктивность зависит от вида соединения элементов в схеме. При параллельной схеме это значение складывается из индуктивностей элементов схемы. Для снижения индуктивности электрического устройства, необходимо токопроводящие части конденсатора расположить таким образом, чтобы магнитные потоки компенсировались, то есть, проводники с одним направлением тока располагают как можно дальше друг от друга, а с противоположным направлением – рядом друг с другом.

При сближении токоведущих частей и уменьшении диэлектрического слоя можно добиться снижения индуктивности секции конденсатора. Это достигается с помощью разделения одной секции на несколько небольших емкостей.

Похожие темы:

• Электромагнитные волны. Опыты Герца. Излучения
• Соленоиды (Часть 1). Виды и устройство. Работа и особенности
• Катушки индуктивности (Часть 2 Соленоиды). Применение и устройство
• Индуктивные датчики. Виды. Устройство. Параметры и применение
• Электрическое поле. Виды и работа. Характеристики и свойства
• Дроссели. Виды и устройство. Работа и применение

Типы катушек индуктивности

Катушкой индуктивности называется пассивный компонент, представляющий собой деталь имеющую обмотку в виде изолированной спирали, которая обладает свойством способным концентрировать переменное магнитное поле. Катушки индуктивности, в отличие от унифицированных резисторов и конденсаторов, являются нестандартными изделиями, а их конфигурация определяется из расчёта на определённое устройство.

Катушки индуктивности обладают характерными параметрами такими как: собственная емкость, добротность, индуктивность и температурная стабильность.

Величина индуктивности катушки прямо пропорциональна габаритным размерам и числу её витков. Индуктивность также зависит от материала сердечника устанавливаемого в катушку и применяемого экрана.

Катушка индуктивности без отводов

Катушка индуктивности с отводами

Вводя в катушку индуктивности стержень, который может быть изготовлен из, феррита, магнетита, железа и т.д. ее индуктивность заметно увеличивается. Подобное свойство позволяет уменьшить общее количество витков катушки и получить требуемую индуктивность. Индуктивность катушки можно регулировать поворотом резьбового сердечника.

В диапазоне коротких волн ( KB

) и ультра коротких волн ( УКВ ) используются катушки с относительно малой индуктивностью. В таких катушках монтируются латунные или алюминиевые сердечники, которые позволяют регулировать индуктивность в пределах плюс минус пяти процентов.

На величину активного сопротивления влияет сопротивление самой обмотки катушки и сопротивлением, из-за потерь электрической энергии в каркасе, сердечнике, экране. Чем меньше величина активного сопротивление, тем выше добротность катушки, а следовательно и ее качество.

Катушка индуктивности магнитодиэлектрическим сердечником

Катушка индуктивности с ферритовым и ферромагнитным сердечником

Индуктивность с диамагнитным сердечником (медь, алюминий, латунь)

Витки катушки, зачастую разделяются слоем изоляции, и тем самым образуют элементарный конденсатор, обладающий некоторой емкостью. Между отдельными слоями многослойных катушек индуктивности неизбежно образуется ёмкость. Из этого следует, что помимо индуктивности, катушки обладают некоторой емкостной величиной. Наличие собственной емкости катушки является нежелательным фактором, и ее, как правило, стараются уменьшить. Для этих целей используются различные конструкции форм каркасов катушек и специальные технологии намотки провода.

Катушки индуктивности, как правило, наматываются медным проводником, покрытым эмалевой или эмалево-шелковой изоляцией. В случае если требуется намотать катушки для ( ДВ ) длинноволнового и ( СВ ) средневолнового диапазонов используют одножильные проводники типов ПЭЛШО, ПЭЛШД, ПЭЛ, ПЭТ и др. а для ( KB ) коротковолнового и (

УКВ ) ультракоротковолнового диапазонов обычно наматывают проводники одножильного сечения типов ПЭЛ, ПЭЛУ, ПЭТ и др.

Технология намотки катушек индуктивности может быть различного исполнения. Имеется несколько наиболее распространённых способов укладки провода, это может быть сплошная намотка или с шагом, намотка навалом, а так же типа «универсаль».

Намотка в один слой применяется для изготовления катушек, которые работают в диапазоне коротких и ультракоротких волн. Как правило, индуктивность подобных катушек составляет от нескольких десятков до 500 мкГ. Каркас однослойных катушек имеет цилиндрическую форму и изготовляется из разнообразных материалов с диэлектрическими свойствами.

В случае если требуется получить достаточно большую индуктивность катушки( свыше 500 мкГ), оставляя её минимальные размерные параметры, применяют намотку несколькими слоями.

Подобные катушки имеют большую внутреннюю емкость и для ее уменьшения провод укладывают в навал или типа «универсаль».

Катушка с изменяющейся индуктивностью

Катушка с подстройкой

Экранированная индуктивность

Дроссель, это та же катушка индуктивности, которая обладает большим сопротивлением переменному и малым сопротивлением постоянному току. Дроссели используются в качестве электронных компонентов в различных электротехнических и радиотехнических приборах и устройствах.

В радиоэлектронной аппаратуре применяются высокочастотные и низкочастотные дроссели. Дроссели изготовляют с однослойной навивкой, или укладкой проволоки типа «универсаль». Дроссели так же наматываются по секциям, чтобы уменьшить собственную емкость.

Обозначение дросселей на принципиальных схемах производится аналогично катушкам индуктивности и выглядит в виде четырех полуокружностей соединенных между собой.

Различные типы катушек индуктивности и их применение

Любая электронная схема состоит только из трех основных компонентов: резистора, конденсатора и катушки индуктивности. Мы уже рассмотрели введение в резистор и его различные типы, а также рассмотрели конденсаторы и их различные конфигурации. В этом уроке мы узнаем о различных типах катушек индуктивности и о том, как выбрать катушку индуктивности для различных приложений.

 

Что такое индуктор?

Катушки индуктивности часто называют «сопротивление переменному току». Основной характеристикой индуктора является его способность сопротивляться изменениям тока и запасать энергию в виде магнитного поля. Стандартной единицей индуктивности является генри.

 

Типы катушек индуктивности

В зависимости от применения существует множество типов катушек индуктивности, они бывают разных форм-факторов, есть высокочастотные катушки индуктивности, низкочастотные катушки индуктивности для силовых линий и некоторые катушки индуктивности, специально разработанные для развязки и применения фильтров, ниже мы подробно обсудим различные типы катушек индуктивности.

 

Дроссель с ламинированным сердечником

Конструкция

Элементы индуктора с многослойным сердечником состоят из бобины, многослойного сердечника и катушки, намотанной на катушку.

Чтобы сделать индуктор с многослойным сердечником, проволока наматывается на катушку индуктора, затем пластины E и I помещаются внутрь катушки одна за другой, образуя сердечник, эти листы E и I изготовлены из стали с высоким содержанием кремния и термообработкой для обеспечения высокой проницаемости и снижения гистерезиса и потерь на вихревые токи.

Применение

• Бортовое зарядное устройство для электромобилей
• Линейный и шумовой фильтр
• Фильтрующие дроссели сигналов CH и CL

Примеры характеристик

• Индуктивность — от 0,12 мГн до 100 мГн
• Постоянный ток — от 1,0 до 200 А пост. тока
• Система изоляции — изоляция класса B, 130° C

Пример Деталь №

• CH-100

 

Индуктор с воздушным сердечником

Конструкция

Взяв цилиндрический материал определенного диаметра (например, сверло) в качестве шаблона, мы можем обернуть отрезок проволоки, чтобы сделать индуктор с воздушным сердечником, далее индуктивность можно стабилизировать, погрузив индуктор в лак или закрепив его воском.

Материалом сердечника является воздух, поэтому он имеет низкую проницаемость и, следовательно, меньшую индуктивность, поэтому его можно использовать для высокочастотных приложений.

Области применения

• Используется для создания радиочастотных настроечных катушек.
• Катушка индуктивности с воздушным сердечником используется в схемах фильтров.
• Цепь демпфера.
• Используется для обеспечения более низкой пиковой индуктивности,
• Используется в высокочастотных приложениях, включая телевизионные и радиоприемники

Пример Характеристики

• Допуск: ± 2%
• Индуктивность: 0,85 мГн
• Калибр провода: 18 AWG
• Сопротивление постоянному току: 0,44 Ом
• Потребляемая мощность: 30 Вт RMS

Пример Деталь №

• 0807SQ-22NJLB

 

Катушка индуктивности с ферритовым сердечником

Конструкция

Если намотать отрезок проволоки на ферритовый сердечник, получится катушка индуктивности с ферритовым сердечником. Итак, , что такое ферритовый сердечник и когда его следует использовать?

Смешивание оксида железа (Fe2O3) в сочетании с оксидами других металлов, таких как (Mn), цинка (Zn) или магния (Mg) при температуре 1000°C — 1300°C приведет к получению материала с очень интересными магнитными свойствами, называемыми феррит.

Катушки индуктивности с ферритовым сердечником обладают высокой проницаемостью, высоким удельным электрическим сопротивлением и низкими потерями на вихревые токи. Эти характеристики делают их подходящими для многих высокочастотных применений.

Применение

• Может использоваться на высоких и средних частотах
• Используется в коммутационной цепи
• Пи-фильтры

Пример Особенности

• Запатентованные ферритовые материалы 5H и 10H и эквивалент
• Подходит для диапазона ≥ 150 кГц
• Диапазон рабочих температур от −25°C до +120°C
• UL 94 V–0 огнестойкий для основания и бобины

Пример Деталь №

• SBT-0260T
• СС21В-030930

 

Катушка индуктивности

Конструкция

Намотав отрезок проволоки на специально изготовленную цилиндрическую катушку и закрепив ее термоусадочной трубкой, мы получим катушку индуктора.

Материал сердечника — феррит, поэтому свойства также аналогичны индуктору с ферритовым сердечником. Небольшой размер делает их подходящими для адаптеров питания, таких как приложения.

Применение:

• Цепь SMPS
• Входной и выходной фильтр
• Пи-фильтр

Пример Характеристики

• Стандарт первичной индуктивности +/- 10 %
• Доступен в вертикальном исполнении
• Диэлектрическая прочность между катушкой и сердечником 0,5 кВ

Пример Деталь №

• 15104C

 

Индуктор с тороидальным сердечником

Конструкция

Отрезок проволоки, намотанной на кольцевидный сердечник, широко известен как индуктор с тороидальным сердечником. Материал сердечника — феррит, поэтому свойства материала напоминают индуктор с ферритовым сердечником.

Этот тип сердечника может очень хорошо сдерживать магнитное поле из-за своей природы замкнутого контура, что улучшает размер и индуктивность.

Из-за сильного магнитного поля и высокого значения индуктивности с меньшим количеством обмоток полное сопротивление очень меньше, что помогает повысить эффективность катушки индуктивности.

Применение

• Медицинское оборудование
• Импульсные регуляторы
• Промышленные контроллеры
• Выходные фильтры (SMPS)

Пример Характеристики

• 560 мкГн ±15% при 10 кГц / 5 мА
• 77 мОм ±10 % (макс.)  @  Ta = 25 °C

Пример Деталь №

• MCAP115018077A-561LU

 

Осевые индукторы / индукторы с цветным кольцом 

Конструкция

и нижняя часть ядра гантели. После этого он проходит процесс формования (зеленый материал, окружающий индуктор), где значения печатаются в виде цветных полос, поэтому мы можем определить значение индуктора, просто прочитав цветные полосы и сравнив их с диаграммой цветового кода, как резистор.

Приложения

• Сетевой фильтр
• Конструкция фильтра
• Повышающий преобразователь
• Общий

Пример характеристик

• Превышение температуры — 35 °C
• Диапазон рабочих температур от -55 °C до +105 °C
• Диапазон температур хранения от -55 °C до +105 °C
• Уровень чувствительности к влаге — 1

Пример Деталь №

• 78F101J-RC

 

Экранированный индуктор для поверхностного монтажа

Конструкция

Изготавливается путем намотки отрезка проволоки в цилиндрическую катушку и закрепления ее в специально изготовленном ферритовом корпусе экранированного индуктора для поверхностного монтажа.

Эти катушки индуктивности специально разработаны для монтажа на печатных платах, а экранирование предназначено для снижения электромагнитных помех и шума от катушки индуктивности, а также для возможности использования в конструкции с высокой плотностью.

Приложения

• Приложения для КПК/ноутбуков/настольных ПК/серверов
• Сильноточные преобразователи POL
• Низкопрофильные сильноточные блоки питания
• Устройства с батарейным питанием
• Преобразователи DC/DC в распределенных энергосистемах
• Преобразователь постоянного тока в постоянный для программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA)

Пример Характеристики

• Экранированная конструкция
• Диапазон частот до 5,0 МГц
• Наименьшее значение DCR/мкГн для этого размера корпуса
• Справляется с высокими скачками переходного тока без насыщения
• Сверхнизкий шум благодаря композитной конструкции

Пример Деталь №

• IHLP-1212BZ-01

 

Катушки для беспроводной зарядки

Конструкция

Если смотать многожильный провод, а затем поместить его в феррит, получится катушка для беспроводной зарядки.

Длина многожильного провода используется для уменьшения скин-эффекта, который описывает высокочастотное магнитное поле, которое может проникать на определенную глубину, означает, что если используется одножильный провод, в этом случае большая часть тока будет протекать через внешней части проводника, что увеличивает сопротивление.

Поместив ферритовую пластину под катушку, можно улучшить индуктивность, а также сфокусировать магнитное поле и уменьшить излучение.

Приложения

• Беспроводная зарядка
• Информационные и коммуникационные продукты
• Промышленные, медицинские и другие товары

Пример Характеристики

• Ls [мкГн] : 6,20 мкГн +/- 5% при 100 кГц
• Rs [Ом] : 0,095 Ом +/-10% при 100 кГц
• Rdc [Ом] : 0,08 Ом

Пример Деталь №

• WT202012-15F2-ID

 

Связанный индуктор

Конструкция

Намотка двух проводов на общий сердечник образует связанный индуктор. Обмотки могут быть соединены последовательно, параллельно или в виде трансформатора, в соответствии с требованиями приложения, они работают путем передачи энергии от одной обмотки к другой за счет взаимной индуктивности, наиболее распространенные связанные катушки индуктивности имеют соотношение витков один к одному, используемое в мужском постоянном токе. -Преобразователи постоянного тока.

Применение

• Преобразователь обратного хода
• Преобразователь SEPIC
• Конвертер Кука

Примеры характеристик

• Диапазон рабочих температур от -50°C до +155°C
• Повышение температуры, максимум 40°C
• Рабочая частота до 3 МГц

Пример Деталь №

• 76889440047

 

Многослойные катушки индуктивности

Конструкция

Само название указывает на то, что она состоит из нескольких слоев. Он построен с использованием тонких пластин из феррита. Рисунок катушки напечатан на нем специальной металлической пастой (рецепт конфиденциальен для производителя), правильное размещение этих листов один слой за другим образует катушку, следовательно, индуктивность.

Приложения

• Маленькое носимое приложение
• Беспроводные локальные сети
• Bluetooth
• SBC
• Материнская плата

Примеры характеристик

• Рабочая температура: от -55 °C до +125 °C
• Тепловой удар: от -40 °C до +85 °C
• Влажность: 90 % RH при 40 °C

Пример Деталь №

• ILSB-0805

 

Экранированный переменный индуктор

Конструкция

Намотав отрезок проволоки на катушку с полым цилиндром и поместив и переместив сердечник, сделанный из ферромагнитного материала или латуни, мы можем изменить значение индуктора.

Если материалом сердечника является феррит, то перемещение материала сердечника в центре обмотки увеличит индуктивность.

Если материал сердечника — латунь, то перемещение его к центру обмотки уменьшит индуктивность.

Применение

• Высокая надежность соответствует автомобильным приложениям.
Соответствует стандарту
• AEC-Q200.

Пример Характеристики

• Диапазон частот: 20 ～ 129 МГц
• Диапазон индуктивности: 0,05 ~ 2,7 мГн
• Q Прибл.: 20 ～ 60
• Высокая устойчивость к механическим воздействиям

Пример Деталь №

• A1313AN-0001GGH=P3

 

Итак, это все о наиболее часто используемых катушках индуктивности в области электротехники и электроники, существует также много других типов катушек индуктивности, которые не являются обычными и используются для специальных целей.

Различные типы катушек индуктивности с применением

В промышленности используются различные типы катушек индуктивности. Каждый из этих различных типов имеет некоторые специальные области применения, такие как фильтры, генераторы, изолятор и т. д. Поэтому важно знать о конкретном типе катушки индуктивности перед ее покупкой.

Что такое индуктор?

Мы уже публиковали подробный пост о катушках индуктивности? Вы можете прочитать это здесь: Что такое индуктор — его работа, параметры, факторы и применение

Ниже мы обсудим различных типа индукторов на основе различных факторов и их применения.

Например:

• Индуктор с воздушным сердечником
• Катушка индуктивности с ферромагнитным/железным сердечником
• Катушка индуктивности с ферритовым сердечником
• Катушки индуктивности с железным порошковым сердечником
• Катушки индуктивности с керамическим сердечником
• Индуктор с многослойным стальным сердечником
• Индуктор с тороидальным сердечником
• Индуктор барабана/шпульки
• Многослойный индуктор
• Тонкопленочный индуктор
• Литой индуктор
• Связанный индуктор
• Силовой индуктор
• Радиочастотный РЧ-индуктор
• Дроссели
• Катушки переменной индуктивности

Содержание

Типы катушек индуктивности в зависимости от их сердечника:

Сердечник индуктора играет важную роль в его характеристиках. Материал и конструкция сердечника определяют индуктивность, допустимый ток и рабочую частоту катушки индуктивности.

 

В зависимости от материала сердечника

Некоторые типы катушек индуктивности, классифицированные в зависимости от материала их сердечника, приведены ниже:

Катушка индуктивности с воздушным сердечником:

Катушки индуктивности с воздушным сердечником имеют немагнитный сердечник, такой как пластик, керамика или просто воздух, как предлагается своим очевидным названием.

В индукторе с воздушным сердечником в качестве сердечника используется любой немагнитный материал для уменьшения потерь в сердечнике, т. е. потерь на вихревые токи и паразитных потерь, особенно при очень высокой рабочей частоте. Но использование немагнитного сердечника также снижает его индуктивность.

Они широко используются в радиочастотных устройствах из-за низких потерь на высоких рабочих частотах.

Основным недостатком индуктора с воздушным сердечником является то, что механическая вибрация может повлиять на его индуктивность.

• Запись по теме: Что такое соленоид и магнитное поле соленоида

Катушка индуктивности с ферромагнитным/железным сердечником:

Катушка индуктивности такого типа состоит из сердечника, изготовленного из ферромагнитного материала. Они также известны как катушки индуктивности с железным сердечником.

Ферромагнитные материалы являются магнитными по своей природе, и их магнитный сердечник используется для значительного увеличения индуктивности катушки. Это связано с тем, что ферромагнитные материалы обладают высокой магнитной проницаемостью и увеличивают магнитное поле катушки.

Однако использование ферромагнитного сердечника имеет некоторые недостатки в виде потерь, называемых потерями в сердечнике. Потери в сердечнике состоят из потерь на вихревые токи и потерь на гистерезис.

Конструкция и использование различных типов ферромагнитных материалов для сердечника индуктора оказывает огромное влияние на его характеристики. Вот почему катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником подразделяются на множество типов.

Похожие сообщения:

• Калькулятор индуктивности индуктора с воздушным сердечником
• Калькулятор параллельного индуктора

Катушка индуктивности с ферритовым сердечником:

Катушка индуктивности этого типа использует ферритовый сердечник. Феррит представляет собой материал с высокой магнитной проницаемостью изготовлен из смеси оксида железа (оксид железа, Fe ₂ O ₃ ) и небольшого процента других металлов, таких как никель, цинк, барий и т. д.

Существует два типа ферритов, т. е. твердые ферриты и Мягкие ферриты.

• Твердые ферриты используются в постоянных магнитах, так как они плохо размагничиваются. Они не используются в индукторах из-за их больших потерь на гистерезис.
• В то время как Мягкие ферриты 9Намагниченность 0004 легко меняется и они являются хорошим проводником магнитного поля. Таким образом, они используются в трансформаторе и катушках индуктивности.

Ферритовый ферритовый сердечник имеет очень низкую электропроводность , что снижает вихревые токи в сердечнике, что приводит к очень низким потерям на вихревые токи на высоких частотах. Следовательно, их можно использовать в высокочастотных приложениях.

Ферритовый материал очень дешев, так как почти состоит из железной ржавчины и очень устойчив к коррозии.

• Связанный пост: Типы резисторов — фиксированные, переменные, линейные и нелинейные

Сердечник из железного порошка Индукторы:

Сердечник таких индукторов состоит из смеси железных зерен с органическим связующим, таким как эпоксидная смола и т. д. в ядре. Так как размер частиц определяет течение вихревых токов в ядре. Чем меньше размер частицы, тем меньше индуцированный вихревой ток.

Воздушный зазор между частицами сердечника распределен равномерно, что снижает магнитную проницаемость сердечника. Поэтому ток насыщения этого сердечника относительно очень высок.

Но, как мы знаем, железные сердечники очень чувствительны к потерям в сердечнике на высоких частотах. Таким образом, они используются для частот ниже 100 кГц. Из-за их более высокого тока насыщения они используются в приложениях большой мощности, в основном в дросселях, таких как накопительные дроссели, диммерные дроссели, фильтрующие дроссели и т. д.

Железный порошок очень дешев, что делает такую ​​конструкцию сердечника очень экономичной, если размер не имеет значения.

Related Posts:

• Типы активных фильтров высоких частот
• Типы пассивных фильтров верхних частот

Катушки индуктивности с керамическим сердечником:

Керамика — немагнитный материал, как и воздух. Керамические сердечники используются для придания формы катушке и конструкции для ее выводов. Поскольку это немагнитный материал, он имеет низкую магнитную проницаемость и низкую индуктивность. Но это обеспечивает снижение потерь в сердечнике. Он в основном доступен в корпусе SMD и используется в приложениях, где требуются низкие потери в сердечнике, высокая добротность и низкая индуктивность.

• Связанный пост: Типы конденсаторов — фиксированные, переменные, полярные и неполярные

Индуктор со стальным ламинированным сердечником

В индукторах такого типа сердечник является ламинированным, что означает, что он состоит из множества тонких листов, плотно расположенных друг над другом. Листы покрыты изоляцией для увеличения их электрического сопротивления и предотвращения протекания вихревых токов между ними. Поэтому потери на вихревые токи в индукторах с многослойным сердечником значительно уменьшаются. Они используются в приложениях с высокой мощностью.

В зависимости от конструкции сердечника

Геометрия сердечника также влияет на характеристики индуктора. Некоторые из этих конструкций приведены ниже:

• Запись по теме: Типы трансформаторов и их применение

Катушка индуктивности с тороидальным сердечником

Как следует из названия, эти типы катушек индуктивности имеют тороидальный сердечник, который представляет собой круглое кольцо или сердечник в форме пончика. Сердечник изготовлен из ферромагнитного материала.

Преимущество этого круглого сердечника заключается в том, что магнитное поле находится внутри сердечника, а утечка магнитного потока очень мала. Из-за низкого потока рассеяния магнитное поле в сердечнике выше. Это увеличивает индуктивность индуктора с тороидальным сердечником, и она выше, чем у индукторов со стержневым или стержневым сердечником, изготовленных из того же материала.

Другим важным аспектом тороидального сердечника является то, что сердечник излучает меньше электромагнитных помех (ЭМП) по сравнению с другими индукторами. Именно поэтому их предпочитают при разработке компактных устройств, где компоненты расположены очень близко друг к другу.

Они используются в источниках питания, схемах управления, системах связи и медицинских устройствах и т. д.

• Связанный пост: Типы диодов и их применение

Сердечник барабана/шпульки Катушка индуктивности:

Этот тип катушки индуктивности изготовлен из сердечника в форме катушки. Это цилиндр с двумя плоскими дисками на каждом конце. Он также известен как индуктор барабанного сердечника.

Катушка намотана на цилиндр. Сердечник катушки не обеспечивает замкнутого магнитного пути, вместо этого поток проходит через диск в воздушный зазор, а затем входит в сердечник через второй диск на другом конце. Он обеспечивает большой воздушный зазор для своего магнитного поля, чтобы хранить больше энергии. И поэтому увеличивается ток насыщения индуктора. Это означает, что катушка индуктивности может выдерживать высокие пиковые токи без насыщения, но за счет излучения электромагнитных помех (ЭМП).

Существует два типа катушек индуктивности: экранированные и неэкранированные.

• Катушки индуктивности с экранированным катушечным сердечником имеют дополнительный слой поверх обмотки для завершения пути потока, содержащего магнитное поле внутри сердечника. Катушки индуктивности такого типа имеют низкие электромагнитные помехи из-за низкой утечки потока и высокой индуктивности из-за увеличения магнитной проницаемости, но за счет низкого тока насыщения по сравнению с катушкой индуктивности с неэкранированным сердечником.
Выше обсуждался индуктор с неэкранированным катушечным сердечником
• , который не имеет замкнутого пути потока и имеет высокий ток насыщения за счет низкой индуктивности и электромагнитных помех.

Катушки индуктивности с неэкранированным сердечником экономичны. Они используются в приложениях преобразования энергии, где пиковый ток велик. Они доступны в осевой, радиальной и поверхностной упаковке.

• Связанный пост: Различные типы датчиков с приложениями

Типы катушек индуктивности в зависимости от их использования

Катушки индуктивности предназначены для различного использования. Их конструкция варьируется от приложения к приложению, где некоторые из этих катушек индуктивности в зависимости от их использования приведены ниже.

Многослойный индуктор:

Как следует из названия, эти индукторы имеют несколько слоев проволоки, намотанных друг на друга. Такие катушки индуктивности имеют большую индуктивность за счет увеличения числа витков обмотки.

Многослойные катушки индуктивности поставляются в упаковке SMD (устройства поверхностного монтажа).

Многослойные индукторы SMD имеют несколько слоев проводящих дорожек друг над другом, разделенных ферритовым материалом. Эти дорожки действуют как катушка индуктора. Однако из-за увеличения числа витков катушки увеличивается и паразитная емкость. Это снижает добротность индуктора, которую можно улучшить, используя керамический диэлектрический материал, поскольку ферритовые сердечники имеют потери на очень высокой частоте.

Они используются в устройствах мобильной связи благодаря своей компактной конструкции SMD.

• Связанный пост: Типы предохранителей – их конструкция, работа и применение

Тонкопленочный индуктор:

Этот тип индуктора выполнен на подложке из тонкого феррита или магнитного материала. Проводящая спиралевидная медная дорожка помещается поверх подложки. Конструкция обеспечивает стабильность и устойчивость к вибрациям.

Благодаря высокой точности, производительности и компактным размерам он используется в устройствах мобильной связи, беспроводных сетях, источниках питания и т. д.

Литой индуктор

Катушка индуктивности такого типа покрыта изоляцией, такой как литой пластик или керамика, как и резисторы.

Сердечник изготовлен из феррита или фенольного материала. Обмотка может быть различной конструкции и доступна в различных формах, таких как осевая, цилиндрическая и стержневая. Они также доступны в SMD и THT. Их миниатюрный размер и малый вес позволяют использовать их в печатных платах (печатных платах), мобильных устройствах и компьютерах и т. д.

Связанный индуктор

Спаренные индукторы состоят из двух обмоток вокруг общего сердечника.

Изменяющийся магнитный поток, обусловленный первой обмоткой, индуцирует ЭДС во второй обмотке; это явление известно как взаимная индуктивность. Эти обе обмотки электрически изолированы. Таким образом связанный индуктор обеспечивает электрическую изоляцию между двумя цепями. Трансформатор представляет собой связанную катушку индуктивности.

Они имеют множество применений в зависимости от их обмотки. Катушки индуктивности с соотношением обмоток 1:1 в основном используются для гальванической развязки или увеличения последовательной индуктивности. Соотношение обмотки 1: N связанных катушек индуктивности (которые могут повышать или понижать напряжение) используются в других схемах преобразования энергии, таких как обратноходовые, SEPIC, ZETA и т. д.

Силовой индуктор

Эти индукторы специально разработаны для того, чтобы выдерживать большие токи без достижения области магнитного насыщения. Чтобы увеличить номинальный ток насыщения, магнитное поле индуктора увеличивается, что вызывает EMI (электромагнитные помехи). Чтобы уменьшить электромагнитные помехи, большинство мощных катушек индуктивности используются с надлежащим экранированием. Они доступны от нескольких ампер до нескольких сотен ампер как в SMD, так и в корпусе для сквозных отверстий.

• Запись по теме: Типы переключателей — конструкция, работа и применение

Радиочастотный высокочастотный индуктор

Такие типы индукторов предназначены для высокочастотных применений. Обычная катушка индуктивности работает не очень хорошо из-за высокого импеданса и потерь в сердечнике на высоких частотах. Большинство этих потерь происходит из-за паразитной емкости, скин-эффекта, эффекта близости и потерь в сердечнике (потери на вихревые токи) и т. д.

Потери на вихревые токи прямо пропорциональны частоте. Таким образом, это устраняется путем полного удаления сердечника вместо использования индуктора с воздушным сердечником.

При этом паразитная емкость возникает из-за разности потенциалов между витками обмотки, находящимися в непосредственной близости. Это заставляет индуктор саморезонировать на высокой частоте. Это уменьшается за счет сохранения некоторого пространства между проводами и обмотки катушки в виде паутины или корзины (соты), чтобы избежать параллельных витков.

• Связанный пост: Различные типы реле, их конструкция, работа и применение

Эффект кожи и близости возникает из-за увеличения частоты, что увеличивает сопротивление провода. Эта высокая частота вызывает скин-эффект, когда большая часть тока протекает по поверхности провода из-за повышенного сопротивления внутри провода, где ток практически отсутствует. Эффект близости имеет тот же результат, но он возникает из-за индуцированного вихревого тока между двумя проводами в непосредственной близости, который заставляет ток течь по поверхности проводов. Чтобы уменьшить сопротивление из-за этих эффектов, обмотка выполнена из полос для увеличения площади поверхности.

• Запись по теме: Типы батарей и элементов и их применение

Дроссели

Дроссель представляет собой простую катушку индуктивности, но он специально разработан для блокирования (заглушения) высокочастотных сигналов. Сопротивление дросселя значительно возрастает с увеличением частоты. Поэтому он блокирует высокий переменный ток и пропускает постоянный и низкочастотный переменный ток с некоторыми потерями.

Катушки индуктивности, которые используются в качестве дросселей, сконструированы без использования каких-либо методов снижения импеданса, используемых для увеличения добротности. Дроссели имеют низкую добротность, и они разработаны таким образом преднамеренно, потому что мы хотим, чтобы их импеданс увеличивался при увеличении частоты.

Существует два типа дросселей: дроссели AF и дроссели RF. Дроссель AF (звуковая частота) используется для блокировки звуковой частоты и пропускания только постоянного тока. В то время как РЧ (радиочастотные) дроссели предназначены для блокировки РЧ частоты, но допускают постоянный ток и звуковую частоту.

• Связанный пост: Типы серводвигателей — конструкция, работа, управление и применение

Катушки индуктивности с переменной индуктивностью:

Как следует из названия, эти катушки индуктивности имеют переменную индуктивность. Этот переменный индуктор разработан более чем одним возможным способом.

Наиболее распространенная конструкция переменной катушки индуктивности имеет подвижный ферритовый сердечник. Перемещение сердечника вдоль обмотки будет увеличивать или уменьшать проницаемость, что влияет на индуктивность индуктивности. Сердечник может быть спроектирован таким образом, чтобы скользить или ввинчиваться в катушку или из нее.

Другой метод конструкции переменной катушки индуктивности заключается в увеличении или уменьшении количества витков за счет подвижного контакта в верхней части обмоток. Проводник, используемый в этих обмотках, не имеет изоляции (поэтому сердечник должен быть изолирован), поэтому перемещение контакта поверх витка изменит количество эффективных витков. Поскольку количество витков прямо пропорционально обмотке, соответственно изменяется и индуктивность. Но недостатком такого метода является то, что контакт замыкается более чем на один виток, что увеличивает потери в обмотке. Эту проблему можно решить, увеличив расстояние между отдельными витками и используя в качестве контактного колеса канавку. Такой тип переменного индуктора известен как роликовый индуктор.

• Связанный пост: Типы выпрямителей и их работа

Наиболее эффективным методом является использование вариометра. Он обеспечивает непрерывное изменение индуктивности. Вариометр состоит из двух катушек (одна внутри другой), соединенных последовательно в соотношении 1:1. Взаимная индукция между этими двумя катушками играет всю роль в изменении общей индуктивности. Внутренняя катушка может вращаться с помощью вала, который изменяет направление линий магнитного поля, создаваемых этой катушкой.

Когда магнитные поля имеют одинаковое направление, они складываются и обеспечивают максимальную индуктивность. Когда их направления перпендикулярны друг другу, индуктивность уменьшается. Когда они становятся полностью противоположными друг другу, магнитные поля компенсируют друг друга, и общая индуктивность минимальна.