La selección del inductor de RF implica parámetros importantes: montaje (montaje en superficie o orificio pasante), valor de inductancia, clasificación de corriente, resistencia de CC (DCR), frecuencia de autorresonancia (SRF), factor Q y clasificación de temperatura. Por lo general, es deseable un tamaño pequeño, pero las leyes de la física limitan cuán pequeño puede ser un inductor para una aplicación determinada. El valor de la inductancia y la corriente nominal son los principales determinantes del tamaño. A continuación, se pueden optimizar otros parámetros.
Comprensión de las especificaciones del inductor de RF
La selección del inductor de RF implica parámetros importantes: montaje (montaje en superficie o orificio pasante), valor de inductancia, clasificación de corriente, resistencia de CC (DCR), frecuencia de autorresonancia (SRF), factor Q y clasificación de temperatura. Por lo general, es deseable un tamaño pequeño, pero las leyes de la física limitan cuán pequeño puede ser un inductor para una aplicación determinada. El valor de la inductancia y la corriente nominal son los principales determinantes del tamaño. A continuación, se pueden optimizar otros parámetros.
¿Qué determina el valor de la inductancia requerida?
Si el inductor se utiliza como un estrangulador de alta frecuencia de un solo elemento (primer orden), la selección se basa en la frecuencia del ruido máximo que rechazará el estrangulador. A la frecuencia autorresonante (SRF) del inductor, la impedancia en serie es máxima. Entonces, para un estrangulador de RF simple, la selección se basa en encontrar un inductor con un SRF cercano a la frecuencia donde se desea el estrangulador.
Para filtros de alto orden, el valor de inductancia para cada elemento debe calcularse en función de la frecuencia de corte del filtro (para filtros de paso bajo y de paso alto) o el ancho de banda (para filtros de paso de banda). Estos cálculos a menudo se realizan utilizando programas comerciales de simulación de circuitos como SPICE, AWR’s Microwave Office, Agilent’s Genesys o ADS.
Las tolerancias de inductancia estrictas son deseables para los circuitos sintonizados o la adaptación de impedancia. Como se muestra en la Tabla 1, los inductores de bobinado de alambre generalmente logran tolerancias más estrictas que los inductores de película gruesa o multicapa.
¿Cómo influyen los requisitos actuales en su elección?
Las corrientes más altas requieren cables más grandes o más hilos del mismo tamaño de cable para minimizar las pérdidas y el aumento de temperatura. Los cables más grandes reducen la DCR y aumentan la Q, pero aumentan el tamaño de los componentes y pueden reducir la SRF. Las clasificaciones de corriente dadas en la Tabla 1 muestran que los inductores de alambre bobinado son superiores a los inductores multicapa del mismo tamaño y valor de inductancia.
Se puede lograr una capacidad de carga de corriente más alta y una DCR más baja usando inductores de núcleo de ferrita con menos vueltas. Sin embargo, las ferritas pueden presentar nuevas limitaciones, como grandes variaciones de inductancia con la temperatura, tolerancias más flexibles, Q más bajo y clasificaciones de corriente de saturación más bajas. Los inductores de ferrita con una estructura magnética abierta, como la serie LS de Coilcraft, no se saturan ni siquiera con la corriente nominal máxima.
Parece que mis requisitos actuales dictan la resistencia de CC
La clasificación actual y el DCR están estrechamente relacionados. En la mayoría de los casos, si todos los demás parámetros se mantienen iguales, un DCR más pequeño requiere un tamaño de componente más grande.
¿Qué tan alta debe ser la frecuencia de resonancia propia para que funcione el inductor?
SRF se define mediante la siguiente fórmula: SRF = f0 = 1/2pLC
Para aplicaciones de choque, SRF es la frecuencia que proporciona el mejor bloqueo de señal. A frecuencias por debajo de la SRF, la impedancia aumenta con la frecuencia. En SRF, la impedancia es máxima. Por encima del SRF, la impedancia disminuye con la frecuencia.
Para filtros de orden superior o aplicaciones de adaptación de impedancia, es más importante tener una curva de inductancia relativamente plana (inductancia constante frente a frecuencia) cerca de la frecuencia de interés. Esto sugiere elegir un inductor con un SRF muy por encima de la frecuencia de diseño. Una regla general es elegir un inductor con un SRF diez veces (10x) más alto que la frecuencia de operación. En general, la elección del valor de la inductancia determina la SRF y viceversa. Cuanto mayor sea el valor de la inductancia, mayor será la capacitancia del devanado y, por lo tanto, menor será el SRF.
Inductancia e Impedancia vs Frecuencia
Como se muestra en la Figura 1, hay un fuerte aumento en la inductancia y la impedancia cerca de la frecuencia autorresonante (SRF) del inductor. Para otras aplicaciones, la SRF debe ser al menos 10 veces mayor que la frecuencia de funcionamiento.
¿Cuándo es importante el factor Q?
Un valor alto de Q da como resultado un ancho de banda estrecho. Esto es importante cuando se usa el inductor como parte de un circuito de tanque LC (oscilador) o en aplicaciones de paso de banda estrecha. Consulte la figura 2. Una Q alta también da como resultado una pérdida de inserción baja, lo que minimiza el consumo de energía.
El factor Q del inductor se calcula a partir de Q = Im.[Z] /re[Z]
Todas las pérdidas reales e imaginarias dependientes de la frecuencia se incluyen en la medición de Q, incluidas la inductancia, la capacitancia, el efecto pelicular en los conductores y las pérdidas en el núcleo debidas al magnetismo. Como se muestra en la Tabla 1, los inductores de alambre bobinado tienen valores Q mucho más altos que los inductores multicapa del mismo tamaño y valor.
¿Cómo elijo la clasificación de temperatura que necesito?
La resistencia de corriente y CC aumenta la pérdida de potencia y la temperatura de los componentes. Los inductores generalmente están clasificados para una temperatura ambiente específica y el aumento de temperatura por encima del ambiente debido a la corriente que fluye a través del inductor. Por ejemplo, una pieza con una temperatura ambiente nominal de 125 °C y un aumento de temperatura de 15 °C debido a su clasificación de corriente máxima (Irms o Idc) tendrá una temperatura máxima de la pieza de aproximadamente 140 °C. Asegúrese de que la temperatura ambiente y el consumo de corriente de su aplicación no excedan la clasificación del inductor.