Tipos de Indutores Explicados: Um Guia Completo

Indutores têm reputação de serem grandes e lentos. Por isso, alguns entusiastas podem evitá-los — especialmente ao começar. No entanto, são um componente passivo crítico e valem a pena aprender. Além disso, nem todos os indutores são inflexíveis e volumosos, e podem ser um dos componentes eletrônicos mais vitais para sua placa de circuito. Mas primeiro, você precisará saber qual tipo de indutor é mais adequado para seu projeto.

Tipos de Indutores

Indutores vêm em várias formas e tamanhos. Nesta seção do guia, exploraremos todos os tipos de indutores disponíveis, discutindo características, aplicações e construção.

Indutor Acoplado

Fonte: Wikimedia Commons

Indutor Acoplado / Pequeno Transformador

Construção

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

Usos

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

• Conversores de indutor primário de extremidade única
• Conversores flyback
• Conversor Ćuk

Especificações de Exemplo

• Volume do Núcleo: 0,121 litro
• Comprimento do Entreferro:
  • Lateral: 0 mm
  • Central: 26,6 mm
• Peso Total: 910g

Diagrama

Diagrama do 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. Frequentemente usa um núcleo cerâmico, por isso normalmente nos referimos a ele como indutor de núcleo cerâmico. No entanto, indutores de ar também podem ser sem núcleo.

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

Adicionalmente, 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. Esse 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
• Aplicações de baixa frequência entre 20 Hz e 1 MHz
• Bobinas de sintonia RF e IF
• Circuitos de filtro

Especificações de Exemplo

• Temperatura de Operação: -40°C a 125°C (+)
• Tolerância: ± 2%, 5% e 10%
• Faixa: 1,65nH a 538nH
• Resistência DC: 0,4 Ω
• Bitola do Fio: 18 AWG

Diagrama

Símbolo do Indutor de Núcleo de Ar

Fonte: Wikimedia Commons

Indutor de Núcleo Laminado

Montagem do Núcleo ER

Fonte: Wikimedia Commons

Construção

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

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

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
• Chokes de filtro
• Carregadores/conversores para veículos elétricos

Especificações de Exemplo

• Faixa de Corrente DC: 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

Conta de ferrite sem capa

Fonte: Wikimedia Commons

Construção

Na aparência, a ferrite se assemelha a material cerâmico. No entanto, diferentemente da cerâmica, é um material ferroso (ferromagnético). Isso significa que se magnetiza quando está em um campo magnético, e ainda retém esse magnetismo quando o campo é removido.

Consequentemente, tem alta permeabilidade eletromagnética e um caminho de baixa relutância para o 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:

• Ferrite Macia: Só carrega eletromagnetismo temporariamente. Consequentemente, quando o campo magnético recua, a ferrite perde seu magnetismo. Assim, pode inverter a polaridade magnética. Por isso, frequentemente nos referimos a ela como ímã transitório ou temporário.
• Ferrite Dura: Material denso e robusto que pode operar em temperaturas de até 180°C. No entanto, diferentemente da ferrite macia, retém seu magnetismo após o campo magnético ser removido. Portanto, nos referimos a elas como ímãs permanentes.

Usos

Podemos usar indutores de núcleo de ferrite nas seguintes aplicações:

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

Especificações de Exemplo

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

Diagrama

Diagrama do indutor magnético de ferrite

Fonte: Wikimedia Commons

Tipos de Indutores — Indutores de Núcleo Toroidal

Indutores de núcleo toroidal usam toroides 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 mais à forma do núcleo do que ao material.

Toroides são estruturas em forma de donut — circulares com um furo no meio. Consequentemente, indutores toroidais vêm em uma variedade de tamanhos e materiais. Consequentemente, você pode encontrar indutores baseados em toroide com material de ferrite ou produtos de núcleo em pó, como Kool Mµ.

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

Embora você possa criar seu indutor de núcleo toroidal em casa, precisará de um enrolamento exclusivo correspondente durante o processo de fabricação.

Usos

Aplicações de indutores de núcleo toroidal podem incluir:

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

Especificações de Exemplo

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

Perda no Núcleo AC: Baixa a alta

Diagrama

Indutor de Núcleo Toroidal com Campo Magnético Totalmente Moedado

Fonte: Wikimedia Commons

Tipos de Indutores — Indutor Bobina

Uma coleção de indutores bobina

Fonte: Wikimedia Commons

Uma bobina é um pedaço de material cilíndrico que permite enrolar fio, fita ou bobina de cobre ao redor. Novamente, o nome descreve a forma do material em vez do material em si. Consequentemente, também podemos nos referir a este tipo de indutor como indutor de núcleo tambor por causa de sua forma.

Uma vez que enrolamos a bobina ao redor do tambor, a fixamos usando um tubo termorretrátil 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 baseados em bobina em placas de circuito impresso montadas. Outras aplicações de indutância incluem:

• Adaptador de energia
• Filtros Pi
• Circuito de filtro
• Circuitos de fonte de alimentação de modo chaveado

Especificações de Exemplo

• Tipo de Material:
  • Liga níquel-ferro
  • Liga de cobalto
  • Ferro em pó e níquel
  • Ferrite

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 axiais fixos

Construção

Indutores axiais parecem muito com resistores, e portanto também podemos nos referir a eles como indutores de anel de cor. No entanto, frequentemente apresentam uma bobina fina em torno de um material de ferrite curvo miniatura semelhante a uma bobina. Uma vez que enrolamos o laço ao redor do núcleo, conectamos terminais em ambas as extremidades da estrutura. Em seguida, moldamos com isolamento cerâmico 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. Tipicamente, você pode encontrá-los como indutores de 4 anéis ou 5 anéis. No entanto, para calcular a importância de um indutor, você deve consultar a folha de cores EIA.

Usos

Indutores axiais são geralmente indutores de alta frequência. Devido ao seu tamanho e robustez geral, podemos usá-los em várias aplicações, tais como:

• Placas de circuito
• Aplicações RF
• Circuitos ressonantes
• Conversores buck-boost
• Normalização do fluxo de corrente em um circuito elétrico
• Circuitos de filtro e outros designs

Especificações de Exemplo

• Temperatura de Operação: -55°C a ± 105°C
• Tipos de Produto Indutor:
  • Indutores de Propósito Geral
  • Indutores RF
  • Indutores de Potência
• Tipos de Bobina e Material:
  • Choke (Potência, RF, Hash e HF)
  • Moldado
  • Enrolado a fio
  • Bobina RFI
• Faixas de Indutância: 1 nH a 680 mH
• Tolerância: 1% a 20%
• Faixa de DC Máximo: 2 mA a 188 A
• Faixa de Resistência DC: 35 uΩ a 1,2KΩ

Tipos de Indutores — Diagrama

Símbolo geral do indutor RSA

Fonte: Free SVGs

Tipos de Indutores — Indutores Chip Multicamada

Seção Transversal de Indutor Multicamada de Montagem Superficial

Fonte: Wikimedia Commons

Tipos de Indutores — Construção

Como o nome implica, indutores chip multicamada consistem em múltiplas camadas. Como tal, essas camadas geralmente consistem em material ferromagnético sobre materiais dielétricos cerâmicos. Além disso, os fabricantes imprimem a bobina de indução nessas folhas ferromagnéticas usando uma pasta metálica.

Uma vez que o fabricante coloca corretamente essas camadas, os padrões formam uma única bobina. O fabricante então molda e reveste o pacote total. Em cada lado do pacote MLCI, existem terminais de conexão. No entanto, também podemos nos referir a esses tipos de indutores simplesmente como indutores multicamada.

Usos

A sua compacidade permite usar indutores chip multicamada em uma variedade de aplicações, tais como:

• Vestíveis
• Dispositivos Bluetooth
• Dispositivos móveis
• Controlador de fronteira de sessão (SBC)
• Placas-mãe de computador
• Adaptadores de rede
• Equipamentos de comunicação

Especificações de Exemplo

• Faixa de Indutância: 0,3 nH a 470 nH
• Faixa de Temperatura de Operação: -55°C a 125°C+
• Faixa de Frequência: 12 MHz a +65 MHz

Diagrama

Construção de indutores chip cerâmicos multicamada

Fonte: Wikimedia Commons

Outros Tipos Notáveis de Indutores

• Bobinas de carregamento sem fio: Consistem em fios de cobre enrolados em torno de um núcleo de ferrite. Geralmente, 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 incentivam altos níveis de permeabilidade eletromagnética.
• Indutor de Filme: Usam material baseado em filme fino como a bobina. Além disso, são incrivelmente pequenos e leves. Portanto, podemos usá-los em aplicações como conversores DC-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. Consequentemente, o núcleo magnético move-se para dentro e para fora da bobina do indutor. 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 variáveis. Tipicamente, a indutância variável pode variar de 10 μH a 100 mH.

Conclusão

Neste guia, exploramos alguns dos tipos mais comuns de indutores. Você pode 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 conformar ao seu próximo projeto. De qualquer forma, esperamos que você tenha achado este guia útil. Obrigado por ler.