Induktivitások

Elektronika I

Gingl Zoltán - Műszaki Informatika Tanszék, Szegedi Tudományegyetem
2020 © CC BY 4.0,

Tartalom

A lecke az induktivitást mint gyakorlatban kapható alkatrészt mutatja be. A valódi induktivitások többféle formájúak, anyagúak, többféle feladatra optimalizált kivitelben készülnek. Az ideálistól valamennyire eltérően viselkednek, amit ideális komponensek kombinációjával tudunk pontosabban jellemezni.

Tartalom

Olvasási idő: 30 perc

Induktivitás, mint alkatrész

Kivitelezés, anyagok

  • Forma, beültetési lehetőségek
  • Technológia, anyag
    • Légmagos induktivitások
    • Ferritmagos induktivitások
    • Integrált áramköri megvalósítás
    • PCB megvalósítás
Induktivitások

A induktivitások fontosabb jellemzői

Névleges érték

A névleges, azaz a gyártás során előállítani kívánt értékre többféle specifikáció létezik. Gyakrabban használt sorokat foglal össze az alábbi táblázat.

Az érték jelölése hasonló az ellenállások és kondenzátorok esetéhez. Előfordulhat színkódos jelölés, vagy az SMT ellenállásoknál is használt számértékes kód is, többnyire µH egységekkel.

Értéktartomány, tűrés

Az indultivitások értéktartománya nH-től mH-ig terjed, jelentősen függ a kiviteltől. A tűrés leggyakoribb értékei 5 %, 10 % és 20 %.

Telítődés, veszteségek

Az induktivitások magjától függően is korlátos lehet az áram. Ha a mag telítődik, az induktivitásérték drasztikusan lecsökken, így nem tölti be a funkcióját, nemlineáris viselkedést mutat. A maximális áramértékre ezért fontos figyelni. A mag energiát nyelhet el, ami veszteséget okoz.

Reális induktivitások lineáris modellje

Reális induktivitások elterjedten használt modellje látható az alábbi ábrán:

Az ellenállás az induktivitáshoz használt vezetéket veszik figyelembe. Tekercs kivitelű induktivitásoknál vékony vezetékből viszonylag hosszú is szükséges lehet. Ritkábban látható kapacitással való kiegészítés is:

A kapacitás is jelentősen függ a kiviteltől.

Ideális induktivitás DC-n rövidzárként viselkedik, nagy frekvencián nagy az impedanciája. Ennek megfelelően az ellenállás alacsony, a kapacitás nagy frekvencián befolyásolja a működést.

Érdemes szem előtt tartani, hogy ezek a modellek lineáris komponensekből állnak, így a nemlineáris viselkedést nem vagy csak korlátozottan írhatják le.

Alkalmazások

Passzív szűrőkörök

Az induktivitások egyik alkalmazása a magasabb fokú passzív szűrőkörök megvalósítása. Használatukkal a másodfokú szűrőtagok sokkal rugalmasabban beállíthatók, akár kiemelés is létrehozható. Elsősorban magasabb frekvenciájú szűrök létrehozására használatosak, alacsony frekvencián elterjedtebbek az aktív szűrők.

Az alábbi áramkör egy hetedfokú aluláteresztő szűrő, amit D/A konverterekkel előállított jelek felharmonikusainak hatékony elnyomására használnak (anti-imaging filter, reconstruction filter).

Rezgőkörök

Induktivitásokat gyakran használnak oszcillátorokban. LC oszcillátorok veszteségének kompenzálására és stabil amplitúdó biztosítására többféle aktív áramkör terjedt el.

Fojtók

Induktivitásokat gyakran használnak nagyfrekvenciás zavarjelek szűrésére. Az erre a célra optimalizált induktivitásokat fojtóknak (choke) szokták nevezni. Hasznosak a táp- és jelvezetékeken is.

Transzformátorok

Tápellátás

A transzformátorok legismertebb alkalmazása a hálózati feszültség alacsonyabb értékűre transzformálása. Léteznek olyan transzformátorok is, melyek nagy feszültséget állítanak elő.

Jelátvitel, galvanikus leválasztás,

Transzformátorokat használnak galvanikus leválasztásra is. Ennek célja lehet galvanikusan függetlenített tápellátás, de akár digitális jelek zavarmentes átvitele is. Rádiófrekvenciás (RF) transzformátorok, a 10/100 base TX vezetékes ethernet transzformátorok is ebbe a kategóriába sorolhatók.

Aktuátorok

Többféle induktív aktuátor létezik különböző alkalmazási területek számára.

Jelfogók

A jelfogók (más néven relék) elektromágneses elven vezérelnek kapcsolót. Előnyük a galvanikusan független vezérlés, a kis kontaktellenállás.

Mágnesszelepek

A mágnesszelepek folyadékok, gázok áramlását teszik elektronikusan vezérelhetővé. Egy elektromágnes vezérli a szelepet, melynek működését segíthető az áramló közeg nyomása is.

Motorok

Az induktív aktuátorok legismertebb csoportjába a motorok tartoznak. Sokféle elven működhetnek, széles teljesítménytartományt fednek le.

Hangszórók

A hangszórók membránjának mozgatását a tekercsben folyó áram végzi. A meghajtó áramkörök induktív terhelést vezérelnek. Többutas hangfalakban az egyes hangszórókhoz a jeleknek csak bizonyos frekvenciasávba eső értékét vezetik, amihez passzív RLC szűrők is alkalmasak.

Szenzorok

Induktivitások érzékelők készítésére is alkalmasak.

LVDT

Az LVDT (Linear variable differential transformer) nagypontosságú pozíciómérésre alkalmas. A primer tekercsekben folyó váltóáram a rúd pozíciójától függő jeleket hoz létre a szekunder tekercsekben, így ezek mérésével a pozíció meghatározható.

Induktív távolságérzékelők

Az induktív távolságérzékelők egy tekercs segítségével mágneses teret hoznak létre. Ha a környezetükben fém tárgy van, akkor az abban keletkezett örvényáramok veszteséget jelentenek, melynek hatását mérni lehet. Ezek az induktív érzékelők fontosak ipari alkalmazásokban.

Elektronika I

Gingl Zoltán - Műszaki Informatika Tanszék, Szegedi Tudományegyetem
2020 © CC BY 4.0,

Jelen tananyag a Szegedi Tudományegyetemen készült az Európai Unió támogatásával. Projektazonosító: EFOP-3.4.3-16-2016-00014