Tipos de indutores:o guia definitivo

Os indutores têm a reputação de serem grandes e lentos. Assim, alguns amadores podem evitá-los – especialmente ao iniciar. No entanto, eles são um componente passivo crítico e vale a pena aprender. Além disso, nem todos os indutores são inflexíveis e pesados, e podem ser um dos componentes eletrônicos mais vitais para sua placa de circuito. Mas primeiro, você precisa saber qual tipo de indutor é o mais adequado para o seu projeto.

Tipos de indutores

Os indutores vêm em várias formas e tamanhos. Nesta seção do guia, exploraremos todos os tipos de indutores disponíveis para você e discutiremos os recursos, aplicações e construção.

Indutor acoplado

Fonte:Wikimedia Commons

Indutor acoplado/pequeno transformador

Construção

Os indutores acoplados consistem em um transformador ideal e um indutor com indutância magnetizante, e esses dois componentes se combinam para formar o indutor acoplado. Como acontece com a maioria dos indutores, o indutor acoplado usa o componente magnetizado do indutor para armazenar energia enquanto o transformador a transfere. No entanto, ambas as bobinas do indutor aumentam a permeabilidade eletromagnética geral através de um fenômeno que conhecemos como indutância/indução mútua.

Usos

Normalmente, usamos indutores acoplados em conversores DC-DC buck-boost, como:

• Conversores de indutor primário de terminação única
• Conversores flyback
• conversor de Ćuk

Exemplos de especificações

• Volume principal: 0,121 litro
• Comprimento do intervalo:
  • Lado: 0 milímetros
  • Centro: 26,6 milímetros
• Peso total: 910g

Diagrama

Diagrama de indutor acoplado

Fonte:Wikimedia Commons

Indutor de núcleo de ar

Indutores de bobina de ar coloridos

Construção

O indutor de núcleo de ar é um dos tipos mais comuns de indutores. Ele geralmente usa um núcleo cerâmico e, portanto, normalmente nos referimos a ele como um indutor de núcleo cerâmico. No entanto, os indutores de ar também podem ser sem núcleo.

No entanto, indutores de ar de núcleo não magnético de cerâmica são preferíveis. Isso ocorre porque o núcleo cerâmico dá ao indutor sua forma e o suporta. Além disso, a cerâmica é um material ideal devido ao seu baixo coeficiente de expansão térmica e, portanto, pode fornecer altos níveis de estabilidade quando a bobina está em uso. Você não achará surpreendente que a cerâmica seja um dos materiais de núcleo mais onipresentes.

Além disso, a cerâmica é desprovida de propriedades magnéticas. Portanto, tem permeabilidade zero e não armazenará energia residual nem interferirá na indutância geral do componente. Durante o processo de produção, os fabricantes mergulham o indutor em cera ou verniz para estabilizá-lo ainda mais. Este processo é essencial para indutores de ar sem núcleo.

Usos

Podemos usar indutores de núcleo de ar em aplicações de alta frequência, como televisores. Outras aplicações notáveis ​​incluem:

• Acoplamento entre estágios
• aplicativos de baixa frequência entre 20 Hz e 1 MHz
• Bobinas de sintonia de RF e IF
• Circuitos de filtro

Exemplos de especificações

• Temperatura de operação: -40°C a 125°C (+)
• Tolerância: ± 2%, 5% e 10%
• Intervalo: 1,65nH a 538nH
• Resistência DC: 0,4Ω
• Medidor de fio: 18 AWG

Diagrama

Símbolo do indutor do núcleo de ar

Fonte:Wikimedia Commons

Indutor de núcleo laminado

Montagem do Núcleo de Emergência

Fonte:Wikimedia Commons

Construção

Os fabricantes constroem o núcleo desses indutores organizando uma pilha de laminações umas sobre as outras. Os materiais que compõem essas laminações dependem das especificações e finalidade do indutor. Portanto, pode consistir em uma infinidade de materiais, todos com diferentes espessuras.

No entanto, as laminações tendem a ser à base de aço e apresentam um material isolante entre elas. Assim, o fabricante deve dispor essas laminações paralelamente ao campo magnético para evitar perdas por correntes parasitas. Além disso, os outros componentes críticos do indutor de núcleo laminado incluem uma bobina enrolada em torno de uma bobina.

Usos

Geralmente usamos indutores laminados em transformadores. No entanto, você também pode usá-los em uma ampla gama de aplicações, como:

• Filtros de linha
• Filtros de ruído
• Estrangulamento do filtro
• Carregadores/conversores para veículos elétricos

Exemplos de especificações

• Faixa de corrente CC: 1,0 ADC a 200 ADC
• Faixa de indutância :0,12 mHy a 100 mH
• Temperatura de operação: até 130°C

Diagrama

Indutor de núcleo laminado

Fonte:Wikimedia Commons

Indutor de núcleo de ferrite

Grânulo de ferrite não Concha

Fonte:Wikimedia Commons

Construção

Na aparência, a ferrita se assemelha ao material cerâmico. No entanto, ao contrário da cerâmica, é um material ferroso (ferromagnético). Isso significa que ele magnetiza quando está em um campo magnético e ainda retém esse magnetismo quando a área é removida.

Consequentemente, tem alta permeabilidade eletromagnética e um caminho de baixa relutância ao fluxo magnético. Como os materiais do núcleo consistem em óxido de ferro, também podemos nos referir a indutores de núcleo de ferro.

Existem dois tipos de núcleos de ferrite:

• Ferrita macia: Ele só carrega eletromagnetismo temporariamente. Consequentemente, quando o campo magnético recua, a ferrita perde seu magnetismo. Assim, pode inverter a polaridade magnética. Assim, é por isso que muitas vezes nos referimos a ele como um ímã transitório ou temporário.
• Ferrita dura :Um material denso e robusto que pode operar em temperaturas de até 180°C. No entanto, ao contrário da ferrita macia, ela retém seu magnetismo depois que o campo magnético é removido dela. Portanto, nos referimos a eles como ímãs permanentes.

Usos

Podemos usar indutores de núcleo de ferrite nas seguintes aplicações:

• Filtros Pi
• Circuitos de comutação
• Diferentes faixas de frequências

Exemplos de especificações

• Indutância: 1400±25% nH
• Faixa de frequência operacional: ≥ 150 kHz
• Temperatura de operação: -25°C a ±180°C
• Peso: 1,4g a 27,6g

Diagrama

Diagrama do indutor de ferrite magnética

Fonte:Wikimedia Commons

Tipos de indutores– Indutores de núcleo toroidal

Os indutores de núcleo toroidal usam toróides como núcleo. Consequentemente, você notará que a maioria dos tipos de indutores nesta lista baseia seu nome no material que o corpo usa. No entanto, toroidal refere-se à forma do núcleo mais do que ao material.

Os toróides são estruturas em forma de donut – circulares com um buraco no meio. Assim, os toróides indutores vêm em uma variedade de tamanhos e materiais. Consequentemente, você pode encontrar indutores de base toroidal com material de ferrite ou produtos de núcleo em pó, como Kool Mµ.

A razão pela qual temos materiais diferentes é que eles se comportam de maneira diferente com diferentes frequências e valores de indutância. No entanto, independentemente do material, a vantagem mais significativa do indutor de núcleo toroidal sobre outros tipos de indutor é a menor interferência eletromagnética (EMI).

Embora você possa criar seu indutor de núcleo toroidal em casa, precisará de uma correspondência de enrolamento exclusiva durante o processo de fabricação.

Usos

As aplicações de indutores de núcleo toroidal podem incluir:

• Fontes de alimentação
• Circuitos eletrônicos
• Circuitos analógicos
• Sistemas de comunicação
• Dispositivos médicos

Exemplos de especificações

• Tipos de materiais:
  • Pó de Molypermalloy
  • Alto fluxo (pó de liga de níquel-ferro)
  • Kool Mµ (ferro, alumínio, pó de liga de silício)
  • XFlux (pó de liga de ferro-silício)
  • Kool Mµ Max (ferro, silício e liga de alumínio)
• Permeabilidade: 14 – 300 H/m
• Saturação: 0,7 a 1,6T

Perda do núcleo AC: Raso para alto

Diagrama

Indutor de núcleo toroidal com campo magnético totalmente cunhado

Fonte:Wikimedia Commons

Tipos de indutores– Indutor de bobina

Uma coleção de indutores de bobina

Fonte:Wikimedia Commons

Uma bobina é um pedaço de material cilíndrico que permite que você enrole linha, fita ou bobina de cobre em torno dela. Novamente, o nome descreve a forma do material em oposição ao próprio material. Consequentemente, também podemos nos referir a esse tipo de indutor como indutor de núcleo de tambor devido ao seu formato.

Uma vez que enrolamos a bobina ao redor do tambor, nós a prendemos usando um tubo retrátil ao corpo. A bobina pode vir em várias formas e tipos de material. Por exemplo, pode consistir em material ferromagnético, ferro em pó ou ligas de níquel-ferro.

Usos

Usamos principalmente indutores à base de bobina em placas de circuito impresso montadas. Outras aplicações de indutância incluem:

• Adaptador de energia
• Filtros Pi
• Circuito de filtro
• Circuitos de alimentação de modo comutado

Exemplos de especificações

• Tipo de material:
  • Liga de níquel-ferro
  • Liga de cobalto
  • Ferro em pó e níquel
  • Ferrita

Indutância padrão: +/- 10%

Fatores de forma: Vertical e horizontal

Diagrama

Um transformador que mostra a construção básica de um indutor baseado em bobina

Fonte:Wikimedia Commons

Tipos de indutores– Indutores Axiais Fixos

Uma coleção de indutores fixos axiais

Construção

Os indutores axiais se parecem muito com resistores e, portanto, também podemos nos referir a eles como indutores de anel colorido. No entanto, eles geralmente apresentam uma bobina fina em torno de um material de ferrite curvo em miniatura. Uma vez que envolvemos o loop ao redor do núcleo, conectamos os terminais em ambas as extremidades da estrutura. Em seguida, moldamos com isolamento de cerâmica ou plástico verde. Finalmente, marcamos com anéis/faixas de acordo com as especificações e padrões da Electronic Industries Association (EIA).

Esses anéis nos permitem discernir o valor do indutor ou sua indutância. Normalmente, você pode encontrá-los como indutores de 4 ou 5 anéis. No entanto, para calcular a importância de um indutor, você deve consultar a folha de cores do EIA.

Usos

Os indutores axiais são geralmente indutores de alta frequência. Devido ao seu tamanho e robustez geral, podemos utilizá-los em diversas aplicações como:

• Placas de circuito
• Aplicativos de RF
• Circuitos ressonantes
• Conversores de impulso de Buck
• Normalizando o fluxo de corrente em um circuito elétrico
• Circuitos de filtros e outros projetos

Exemplos de especificações

• Temperatura de operação: -55°C a ± 105°C
• Tipos de produtos de indutores:
  • Indutores de uso geral
  • Indutores de RF
  • Indutores de potência
• Tipos de bobinas e materiais:
  • Estrangulamento (Potência, RF, Hash e HF)
  • Moldado
  • Enrolado
  • Bobina RFI
• Intervalos de indutância: 1 nH a 680 mH
• Tolerância: 1% a 20%
• Intervalo de CD máximo: 2 mA a 188 A
• Intervalo de resistência DC: 35 uΩ a 1,2 KΩ

Tipos de indutores– Diagrama

Símbolo geral do indutor RSA

Fonte:SVGs gratuitos

Tipos de indutores– Indutores de chip multicamadas

Seção transversal do indutor multicamada de montagem em superfície

Fonte:Wikimedia commons

Tipos de indutores– Construção

Como o nome indica, os indutores de chip multicamadas consistem em várias camadas. Como tal, essas camadas geralmente consistem em material ferromagnético em cima de materiais dielétricos cerâmicos. Além disso, os fabricantes imprimirão a bobina de indução nessas folhas ferromagnéticas usando uma pasta metálica.

Uma vez que o fabricante coloca corretamente essas camadas, os padrões formam uma bobina singular. O fabricante irá então moldar e revestir o pacote total. Em cada lado do pacote MLCIs, existem terminais de conexão. No entanto, também podemos nos referir a esses tipos de indutores simplesmente como indutores multicamadas.

Usos

Sua compacidade nos permite usar indutores de chip multicamadas em uma variedade de aplicações, como:

• Usíveis
• Dispositivos Bluetooth
• Dispositivos móveis
• Controlador de borda de sessão (SBC)
• Mães-mãe de computador
• Adaptadores de rede
• Equipamentos de comunicação

Exemplos de especificações

• Faixa de indutância: 0,3 nH a 470 nH
• Faixa de temperatura operacional: -55°C a 125°C+
• Intervalo de frequência: 12 MHz a +65 MHz

Diagrama

Construção de indutores de chip de cerâmica multicamada

Fonte:Wikimedia commons

Outros tipos notáveis ​​de indutores

• Bobinas de carregamento sem fio :Eles consistem em fios de fio de cobre enrolados em torno de um núcleo de ferrite. Geralmente, nós os usamos para carregar dispositivos móveis sem fio.
• Indutores de núcleo de ferro em pó: São indutores de núcleo ferromagnético separados por entreferros. Assim, os materiais magnéticos no núcleo estimulam altos níveis de permeabilidade eletromagnética.
• Indutor de filme: Eles usam um material à base de filme fino como bobina. Além disso, eles são incrivelmente pequenos e leves. Portanto, podemos usá-los em aplicações como conversores DC para DC em telefones celulares e outros dispositivos portáteis. Além disso, podemos usar esses tipos de indutores para criar um circuito ressonante.
• Indutor variável: Indutores ajustáveis ​​que apresentam um núcleo magnético móvel. Assim, o núcleo magnético se move para dentro e para fora da bobina indutora. Assim, isso permite que o dispositivo altere o nível de indutância. Além disso, também podemos nos referir a eles como indutores de núcleo de ferrite variável. Normalmente, a indutância variável pode variar de 10 μH a 100 mH.

Conclusão

Neste guia, exploramos alguns dos tipos mais comuns de indutores. Você deve ter notado que o determinante crítico de um tipo de indutor é seu núcleo. Se você chegou a esta parte do guia, deve ter uma compreensão básica de todos os tipos de indutores e como eles podem se adequar ao seu próximo projeto. De qualquer forma, esperamos que você tenha achado este guia útil. Obrigado por ler.