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Componentes básicos - Inductores y perlas magnéticas

Inductores

Selección de inductores

  • Tamaño del volumen
  • Valor de inductancia en la frecuencia de trabajo
  • Valor de inductancia necesario en la frecuencia de conmutación
  • Impedancia de corriente continua (DCR) de la bobina, cuanto menor mejor
  • La corriente de trabajo debe ser reducida a menos del 70% de la corriente de saturación nominal, corriente rms nominal
  • Impedancia de corriente alterna (ESR), cuanto menor mejor
  • Cuanto mayor sea el factor Q, mejor
  • Tipo de blindaje: blindado o no blindado, preferiblemente blindado
  • La frecuencia de trabajo y la tensión de la bobina no se pueden reducir
  • Marcas preferidas: TDK, MURATA, Sanritsu, SUMIDA

Parámetros clave de los inductores

Valor de inductancia L

El error generalmente es del 10% o 20% (condiciones de prueba a una frecuencia de 1 MHz).

Diferencias en el valor de inductancia:

  • Pequeño valor de inductancia: baja DCR, alta corriente de saturación, mejor dinámica, corriente de ondulación más grande.
  • Gran valor de inductancia: corriente de ondulación más pequeña.

Resistencia de corriente continua DCR

Se puede entender como un parámetro parásito que está relacionado con el tamaño del encapsulado y el valor de inductancia del inductor. Es mejor seleccionar un inductor con una DCR más pequeña.

Relación entre valor de inductancia, tamaño y DCR:

  • Si el valor de inductancia es el mismo, a medida que el tamaño disminuye, la DCR aumenta.
  • Si el tamaño del inductor es el mismo, a medida que el valor de inductancia aumenta, la DCR aumenta.
  • Si el valor de inductancia es el mismo, un inductor con blindaje magnético tiene una DCR menor que un inductor sin blindaje magnético.

Frecuencia de autorresonancia SRF

Debido a la existencia de la capacitancia parásita del inductor, se produce una oscilación LC. Al igual que un condensador, las características del inductor solo se pueden aprovechar a una frecuencia específica. Según la experiencia, SRF generalmente es 10 veces la frecuencia de la señal, en este punto las características del inductor se aprovechan mejor.

Corriente de saturación del inductor Isat

Es la corriente continua permitida cuando el valor de inductancia disminuye en un 30%.

Corriente Irms del inductor

Es la corriente continua permitida cuando la temperatura del inductor aumenta 40°C en un entorno de 20°C.

Generalmente, se toma el valor más pequeño entre Isat e Irms como la corriente nominal del inductor, y esta corriente nominal debe ser 1.3 veces la corriente de salida máxima del circuito, dejando un margen para su uso reducido.

Características de blindaje magnético

En general, las características de blindaje son: tipo E < tipo semiblindado < tipo moldeado.

🚧 Perlas magnéticas

Las perlas magnéticas son filtros de interferencia electromagnética (EMI) del tipo inductor, físicamente se asemejan a inductores y su modelo equivalente se puede simplificar como una combinación en serie de un inductor y una resistencia. Las perlas magnéticas se miden en ohmios y, según el modelo, pueden suprimir ruidos de varios MHz a GHz. Se utilizan comúnmente en líneas de señal y líneas de alimentación (en serie).

Las perlas magnéticas se miden en ohmios (Ω) y las inductancias se miden en henrios (H). Las perlas magnéticas están compuestas por materiales ferromagnéticos, mientras que las inductancias están compuestas por un núcleo magnético y una bobina. Las perlas magnéticas convierten la señal de corriente alterna en energía térmica, mientras que las inductancias almacenan la corriente alterna y la liberan lentamente. Por lo tanto, las inductancias almacenan energía, mientras que las perlas magnéticas son dispositivos de conversión (consumo) de energía.

Las perlas magnéticas se utilizan principalmente para resolver problemas de interferencia radiada. Se utilizan comúnmente en líneas de señal, y algunos circuitos de alta frecuencia como RF, circuitos osciladores, DDR SDRAM, etc., requieren perlas magnéticas en la parte de entrada de la fuente de alimentación. Las inductancias se utilizan principalmente para resolver problemas de interferencia conducida. Las inductancias de alta frecuencia se utilizan principalmente en circuitos de filtrado de frecuencia media y baja, coincidencia de RF, mientras que las inductancias de potencia se utilizan principalmente en circuitos DC-DC.

Principales parámetros de las perlas magnéticas

  • Impedancia Z: cuanto mayor sea la impedancia, mejor será la supresión del ruido. (Condiciones de prueba generalmente a 100 MHz)
  • Resistencia de corriente continua DCR: es el valor de resistencia que presenta la perla magnética cuando la corriente continua la atraviesa. En general, una DCR más pequeña es mejor, ya que reduce la atenuación de la señal útil.
  • Corriente nominal Rated Current: es la corriente máxima permitida cuando la perla magnética funciona normalmente.

Referencias y agradecimientos

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