Typy induktorov a ich aplikácie v elektronických obvodoch
2025-05-09 4012

Induktory sú malé cievky používané v obvodoch na kontrolu toho, ako elektrina prúdi.Táto príručka vysvetľuje, čo sú, čo je v nich, rôzne typy a ako pracujú v AC obvodoch.Naučíte sa tiež, ako čítať ich symboly a kde sa používajú.

Katalóg

Obrázok 1. Induktory

Čo je induktor?

Induktor je elektronická časť, ktorá ukladá energiu v magnetickom poli, keď cez ňu preteká elektrina.Zvyčajne je vyrobený z drôtenej cievky a používa sa v mnohých obvodoch, aby pomohol spravovať, ako prúdia prúd.Jednou z jej hlavných čŕt je, že odoláva náhlym zmenám v súčasnom, čo pomáha udržiavať veci stabilné.Funguje dobre s priamym prúdom (DC), ale spomaľuje striedavý prúd (AC), väčšinou pri vyšších frekvenciách.

Sila induktora sa nazýva indukčnosť, meraná v Henrys (H) a závisí od veľkosti cievky a materiálu použitého v jadre.Induktory prichádzajú s rôznymi základnými materiálmi, ako sú vzduch, železo alebo ferit, z ktorých každý ovplyvňuje spôsob, akým sa správa.Vďaka týmto vlastnostiam je induktory užitočné pri napájacích zdrojoch, rádiách a filtroch.

Čo je vo vnútri induktora?

Vo vnútri induktora zvyčajne nájdete cievku medeného drôtu zabaleného do slučiek - to je miesto, kde elektrický prúd tečie a vytvára magnetické pole.Drôt je navinutý okolo jadra, ktoré je možné vyrobiť z materiálov, ako je vzduch, železo, ferit, keramika alebo práškové železo.Typ jadra ovplyvňuje to, ako silné je magnetické pole a ako sa induktor správa v obvode.Niektorí induktori majú tiež ochranný kryt alebo tienenie na blokovanie rušenia, čím zabránia poškodeniu.Všetky tieto časti spolupracujú, aby pomohli induktorovi riadiť prúd a ukladať energiu vo forme magnetického poľa.

Typy induktorov

Existuje veľa typov induktorov a môžu byť zoskupené na základe toho, čo je v nich, ako sú tvarované a ako sa používajú.

Obrázok 2. Typy induktorov

Typy induktorov podľa základného materiálu

• Induktor vzduchového jadra

Tento typ nemá vo vnútri kovového ani magnetického materiálu iba na cievku drôtu.Nemôže ukladať veľa energie, ale funguje dobre s rýchlymi signálmi, ako sú signály v rádiách a anténach.Pretože neexistuje žiadne kovové jadro, je tiež veľmi ľahké a nie je ovplyvnené magnetickými stratami.

• Induktor železa

Tento má vo vnútri cievky pevný kus železa.Železo pomáha zvyšovať, koľko energie zvládne cievka.Tieto induktory sa používajú v pomalých alebo nízkofrekvenčných obvodoch, ako sú zvukové systémy alebo napájacie filtre.Sú silné, ale pri vysokých rýchlostiach môžu stratiť viac energie.

• Induktor jadra feritu

Induktor feritového jadra používa materiál nazývaný ferrit v jeho strede.Ferrit je vyrobený z oxidu železa a keramiky, čo mu dáva magnetické vlastnosti a zároveň je nevodivé (nenechá to prúdiť elektrinu ako kov).Pomáha znižovať niečo, čo sa nazýva strata vírivého prúdu, čo je len zbytočná energia, ktorá sa zmení na teplo.

Jednou z najlepších vecí na ferite je to, že funguje naozaj dobre s vysokofrekvenčnými signálmi, ako sú napájacie adaptéry, nabíjačky telefónu, počítačové napájacie zdroje a rádiá.Pomáha vyhladiť hluk, filtrované signály a spravovať zmeny napätia bez toho, aby sa ľahko zahreli.

Existujú dva hlavné typy feritu:

Mäkký ferit - Používa sa vo vysokofrekvenčnej elektronike, pretože môže rýchlo prepnúť svoj magnetický stav.

Tvrdý ferit - Používa sa v magnetoch, nie induktory.

Induktory feritového jadra sú ľahké, kompaktné a efektívne.Preferujú sa v obvodoch, ktoré musia zostať v pohode a tiché, najmä kde záleží na priestore a rýchlosti.

• Induktor jadra železa

Namiesto jedného pevného kusu tento typ používa malé kúsky železa, ktoré sú k sebe stlačené.Je to dobré pri manipulácii s vyššími prúdmi bez prehriatia.Často sa používa v obvodoch, ktoré menia napätie, napríklad v zariadeniach poháňaných batériou.Nie je to také silné ako ferrit, ale je stabilnejší s veľkými prúdmi.

• Keramický induktor jadra

Tento používa keramické (neoverné) centrum.Keramika nepomáha zvyšovať energiu, ale udržuje induktor stabilný a presný.Používajú sa vo veľmi rýchlych obvodoch, napríklad v rádiových vysielačoch alebo komunikačných nástrojoch, kde presnosť záleží viac ako na napájanie.

• Induktor jadra laminovaného ocele

To má veľa tenkých vrstiev ocele naskladaných spolu.Vrstvy pomáhajú znižovať premárnenú energiu z zahrievania.Používajú sa vo veľkých strojoch a striedavých systémoch, ako sú transformátory.Sú silné, dobré pre prácu s ťažkou prácou.

Typy induktorov založené na dizajne

• Induktor toroidného jadra

Obrázok 3. Induktor toroidného jadra

Induktor toroidného jadra je typ induktora, ktorý má okrúhle centrum v tvare krúžku, niečo ako šiška.

Drôt je omotaný okolo tohto krúžku.Keď elektrina preteká drôtom, vytvára magnetické pole.Kvôli tvaru krúžku zostáva väčšina magnetického poľa vo vnútri jadra, takže neovplyvňuje iné časti v okolí.To pomáha induktorovi lepšie fungovať a strácať menej energie.Pomáha tiež predchádzať problémom s hlukom alebo signálom v obvode.

Toroidné induktory sú malé, dobre fungujú a často sa používajú v napájacích zdrojoch, zvukových systémoch a zariadeniach, ktoré potrebujú čistú a stabilnú elektrinu.

• Induktor jadra bubna/cievok

Obrázok 4. Induktory tienené a netienené induktory cievky

Induktor jadra bubna alebo cievky je tvarovaný ako cievka, s drôtom ovinutým okolo stredného stĺpika.Neobsahuje úplne magnetické pole, takže niektoré z nich uniknú do vzduchu.Táto vzduchová medzera umožňuje uchovávať viac energie a zvládnuť vysoké špičkové prúdy bez toho, aby sa preťažilo, ale tiež spôsobuje viac elektromagnetického rušenia (EMI).

Existujú dva typy:

Nelesený - Otvorený dizajn, dokáže zvládnuť aktuálnejšie, lacnejšie, ale vytvára viac EMI.

Chránený - Má magnetický kryt na obsah poľa, ktorý znižuje EMI, ale s nižšou manipuláciou s prúdom.

Tieto induktory sa používajú v prevodníkoch a filtroch energie a prichádzajú v axiálnych, radiálnych alebo SMD formulároch v závislosti od obvodu.

• Viacvrstvový induktor

Viacvrstvový induktor je veľmi malý induktor vyrobený stohovaním tenkých vrstiev cievky a materiálu do malého čipu.Namiesto ovinenia drôtu okolo jadra je cievka vytlačená v plochých špirálových tvaroch na každej vrstve.Tieto vrstvy sú potom pritlačené k sebe ako sendvič.

Keď elektrina preteká cievkou, vytvára magnetické pole a funguje rovnako ako pravidelný induktor.Pretože je tak malý, je ideálny pre telefóny, tablety a inú kompaktnú elektroniku.Pomáha znižovať hluk, hladké signály a často sa používa vo vysokofrekvenčných obvodoch.

Viacvrstvové induktory sú silné, spoľahlivé a ľahko umiestniteľné na dosky obvodov pomocou strojov.Nevyberajú veľa miesta a sú skvelé pre moderné, rýchlo pracujúce zariadenia.

Typy induktorov založené na používaní

• Induktor výkonu

Induktor výkonu je vyrobený tak, aby zvládol vysoký prúd a ukladal energiu vo svojom magnetickom poli.Pomáha vyhladiť napätie, znižovať hluk a chrániť obvody pred výkonovými hrotmi.Bežne sa používa v napájacích zdrojoch, prevodníkoch DC-DC, nabíjačkách a zariadeniach poháňaných batériou.Induktory energie sa dodávajú v rôznych tvaroch, ako sú toroidné, bubnové a povrchové typy a pracujú bez prehrievania alebo poškodenia.

• Induktor dusenia

Induktor sýtiča sa používa hlavne na blokovanie alebo zníženie nežiaduceho hluku alebo vysokofrekvenčných signálov v obvode.Neukladá energiu, ako to robia induktory energie - zameriava sa na čistenie signálu.Keď sa vysokofrekvenčný hluk pokúša prejsť, sýtič ju odoláva pomocou magnetického poľa, pričom stále umožňuje prietok stabilných signálov, ako je DC alebo nízkofrekvenčné AC.Vďaka tomu je užitočné v zvukových systémoch, elektrických vedeniach a elektronických filtroch.Induktory sýtiča pomáhajú udržiavať obvody tiché a stabilné a prichádzajú v rôznych formách v závislosti od aplikácie.

• Načítať induktor

Induktor zaťaženia sa používa na simuláciu skutočného zaťaženia v obvode, hlavne na účely testovania a merania.Namiesto toho, aby bol súčasťou konečného produktu, sa často používa počas vývoja na kontrolu, ako obvody reagujú, keď ich prúd preteká.Vytvára odolnosť voči zmene prúdu pomocou magnetického poľa, čo pomáha testovať, ako stabilný alebo silný zdroj alebo systém energie skutočne je.Induktory zaťaženia sú vyrobené tak, aby zvládli rôzne úrovne prúdu a bežne sa vyskytujú v laboratóriách, továrňach a nastaveniach testovania zariadení.Pred pripojením zariadení vám pomáhajú bezpečne testovať obvody.

Čo je premenný induktor?

Variabilný induktor je cievka, ktorej indukčnosť je možné upraviť.Väčšina variabilných induktorov mení indukčnosť pohybom magnetického jadra do alebo z cievky alebo nastavením, koľko zákrut drôtu je aktívnych.Tieto induktory sú vynikajúce pre doladiace obvody, ako sú rádiá alebo filtre.

Typ	Úprava	Poznámky
Ferit typ jadra	Pohybuje jadro z cievky	Zmeny magnetický účinok
Induktor	Pohyby kontaktujte pozdĺž stočeného drôtu	Úpravy Počet zákrut v používaní
Posuvný typ kontaktu	Pridáva/odstraňuje zákruty drôtu	Spoločný ladenie obvodov

Graf 1: Typy premenných induktorov

Séria a paralelné induktory

Induktory môžu byť kombinované v obvodoch, aby sa vytvorili rôzne účinky.Rovnako ako odpor, môžu byť pripojené do série alebo paralelne a každé nastavenie mení spôsob, akým fungujú v obvode.

Induktory sérií sú prepojené na konci na konci, takže rovnaký prúd prechádza každým z nich.Ak je to takto pripojené, ich celková indukčnosť sa sčítava.Napríklad, ak spojíte induktor 1 mH a 2 mH induktor v sérii, celková indukčnosť sa stáva 3 mH.Toto nastavenie je skvelé, keď potrebujete viac indukčnosti, ako môže poskytnúť jeden induktor.

Paralelné induktory sú spojené vedľa seba, cez rovnaké dva body.Všetci dostávajú rovnaké napätie, ale prúd sa medzi nimi rozdeľuje.V tomto nastavení je celková indukčnosť menšia ako najmenšia induktor v skupine.Aby sa zabránilo prehriatiu, je to dobrý spôsob, ako znížiť celkovú indukčnosť alebo zdieľať prúd medzi viacerými cievkami.

Tieto štýly pripojenia pomáhajú doladiť, ako sa obvody správajú, a umožňujú vám riadiť prúdový tok podľa vašich potrieb navrhovania.

Induktívna reaktancia v AC obvodoch

Obrázok 5. Self-indukčnosť funguje v okruhu striedavého prúdu

Indukčná reaktancia je spôsob, akým induktor odoláva toku striedavého prúdu (AC).V obvode DC prúd prúdí jedným stabilným smerom a induktor krátko odoláva tejto zmene, keď sa zapne, a potom sa usadí.Ale v AC obvodoch prúd neustále mení smer.Zakaždým, keď sa súčasný zmení, induktor vytvorí magnetické pole, ktoré sa proti tejto zmene posúva späť.Tento tlak sa nazýva indukčná reaktancia.

Čím rýchlejšie zmení AC Smer (vyššia frekvencia), tým silnejší sa induktor tlačí dozadu.Preto sú induktori dobrí v blokovaní vysokofrekvenčných signálov, ale umožňujú ľahšie prejsť nízkofrekvenčné alebo stabilné DC.

Reaktancia závisí od dvoch vecí: frekvencia striedavého signálu a indukčnosť cievky.Vzorec je:

kde XL je reaktancia (v Ohms), F je frekvencia (v Hertz) a L je indukčnosť (v Henrys).Takže vyššia frekvencia alebo väčší induktor znamená väčšiu odolnosť proti AC.

Symboly obvodov induktorov

Obrázok 6. Symboly obvodov induktorov

Obrázok zobrazuje štyri bežné induktorové symboly používané v diagramoch obvodu. Induktor vzduchového jadra je nakreslený iba cievkou, znamená to, že vo vnútri cievky nie je žiadny pevný materiál a je určený pre ľahšiu a rýchlejšiu prácu signálu. Induktor železa Zahŕňa dve plné čiary vedľa cievky, čo ukazuje, že kovová tyč alebo tyč pomáha posilniť cievku pre všeobecné alebo nízkorýchlostné obvody. Induktor feritového jadra má prerušované čiary namiesto pevných línií, naznačujúc pri keramicko-magnetickej zmesi, ktorá pomáha v rýchlejších obvodoch bez toho, aby sa príliš zahrieva.Nakoniec, premenný induktor Symbol obsahuje diagonálnu šípku cez cievku, ktorá nám hovorí, že silu cievky je možné upraviť, kým obvod funguje, užitočný pri ladení alebo vylepšovaní signálnych ciest.

Záver

Induktory pomáhajú obvodom pracovať lepšie tým, že ukladajú energiu, blokujú hluk a udržiavajú signály stabilné.Teraz, keď poznáte ich typy, ako fungujú a ako vyzerajú v diagramoch, môžete lepšie pochopiť, ako sa zmestia do mnohých elektronických zariadení.