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
1130
В избранное

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:

formula_1.png (894 b)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.

Частотная зависимость индуктивности и импеданса проволочного дросселя 100 нГн

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.

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

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

Добротность индуктивности рассчитывается следующим образом:

formula_2.png (733 b)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.

Производитель: TDK Electronic Components & Systems
Наименование
Производитель
Описание Корпус/
Изображение
Цена, руб. Наличие
MLK1005S10NJ
MLK1005S10NJ
TDK Electronic Components & Systems
Арт.: 677159 ИНФО PDF
Поиск
предложений
INDUCTOR, HI FREQUENCY, 10NH, 0402
MLK1005S10NJ
-
Поиск
предложений
MLK1005S15NJ
MLK1005S15NJ
TDK Electronic Components & Systems
Арт.: 677162 ИНФО PDF
Доступно: 13130 шт. от 269 шт. от 4,96
Выбрать
условия
поставки
HIGH FREQUENCY IND, 15NH,300MA,5%,4.8GHz, FULL REEL
MLK1005S15NJ от 269 шт. от 4,96
13130 шт.
(под заказ)
Выбрать
условия
поставки
MLK1005S33NJ
MLK1005S33NJ
TDK Electronic Components & Systems
Арт.: 677165 ИНФО PDF
Доступно: 30000 шт. от 20000 шт. от 1,42
Выбрать
условия
поставки
HIGH FREQUENCY IND, 33NH,200MA,5%,3.5GHz
MLK1005S33NJ от 20000 шт. от 1,42
30000 шт.
(под заказ)
Выбрать
условия
поставки
MLK1005S8N2D
MLK1005S8N2D
TDK Electronic Components & Systems
Арт.: 1024991 ИНФО PDF
Доступно: 131 шт. от 1 шт. от 495,31
Выбрать
условия
поставки
INDUCTOR, HI FREQUENCY, 8.2NH, 0402
MLK1005S8N2D от 1 шт. от 495,31
131 шт.
(под заказ)
Выбрать
условия
поставки
MLK1005SR10J
MLK1005SR10J
TDK Electronic Components & Systems
Арт.: 1901626 ИНФО PDF
Доступно: 2550 шт. от 340 шт. от 3,92
Выбрать
условия
поставки
HIGH FREQUENCY IND, 100NH,100MA,5%,1.9GHz, FULL REEL
MLK1005SR10J от 340 шт. от 3,92
2550 шт.
(под заказ)
Выбрать
условия
поставки
MLK1005S2N2S
MLK1005S2N2S
TDK Electronic Components & Systems
Арт.: 2272479 ИНФО PDF
Поиск
предложений
INDUCTOR, HI FREQUENCY, 2.2NH, 0402
MLK1005S2N2S
-
Поиск
предложений
Производитель: Coilcraft Inc.
Наименование
Производитель
Описание Корпус/
Изображение
Цена, руб. Наличие
0402HP-15NXJLU
0402HP-15NXJLU
Coilcraft Inc.
Арт.: 2202754 ИНФО PDF
Поиск
предложений
INDUCTOR, RF, 15NH, 5%, 3.9GHZ, SMD
0402HP-15NXJLU
-
Поиск
предложений
0402HP-23NXGLU
0402HP-23NXGLU
Coilcraft Inc.
Арт.: 2202782 ИНФО PDF
Поиск
предложений
INDUCTOR, RF, 23NH, 2%, 3.3GHZ, SMD
0402HP-23NXGLU
-
Поиск
предложений
0402HP-43NXJLU
0402HP-43NXJLU
Coilcraft Inc.
Арт.: 2202845 ИНФО PDF
Поиск
предложений
INDUCTOR, RF, 43NH, 5%, 2.5GHZ, SMD
0402HP-43NXJLU
-
Поиск
предложений

Сравнение позиций

  • ()