Types d'inducteurs :le guide ultime

Les inducteurs ont la réputation d'être grands et lents. Ainsi, certains amateurs peuvent les éviter – surtout au démarrage. Cependant, ils sont un élément passif essentiel et méritent d'être appris. De plus, tous les inducteurs ne sont pas rigides et encombrants, et ils peuvent être l'un des composants électroniques les plus vitaux pour votre carte de circuit imprimé. Mais d'abord, vous devrez savoir quel type d'inducteurs est le plus adapté à votre projet.

Types d'inducteurs

Les inducteurs se présentent sous différentes formes et tailles. Dans cette section du guide, nous explorerons tous les types d'inducteurs à votre disposition et nous discuterons des caractéristiques, des applications et de la construction.

Inducteur couplé

Source :Wikimedia Commons

Inducteur couplé/petit transformateur

Construction

Les inductances couplées sont constituées d'un transformateur idéal et d'une inductance à inductance magnétisante, et ces deux composants se combinent pour former l'inductance couplée. Comme avec la plupart des inductances, l'inductance couplée utilise le composant d'inductance magnétisé pour stocker l'énergie pendant que le transformateur la transfère. Cependant, les deux bobines de l'inducteur augmentent la perméabilité électromagnétique globale grâce à un phénomène que nous connaissons sous le nom d'inductance/induction mutuelle.

Utilisations

Nous utilisons généralement des inductances couplées dans les convertisseurs DC-DC buck-boost tels que :

• Convertisseurs à inductance primaire asymétriques
• Convertisseurs Flyback
• Convertisseur de Ćuk

Exemple de spécifications

• Volume de base : 0,121 litre
• Longueur de l'écart :
  • Côté : 0mm
  • Centre : 26,6 mm
• Poids total : 910g

Schéma

Schéma d'inductance couplé

Source :Wikimedia Commons

Inducteur à noyau d'air

Inducteurs de bobine d'air colorés

Construction

L'inducteur à noyau d'air est l'un des types d'inducteurs les plus courants. Il utilise souvent un noyau en céramique et, par conséquent, nous l'appelons généralement un inducteur à noyau en céramique. Cependant, les inducteurs d'air peuvent également être sans noyau.

Néanmoins, les inducteurs d'air à noyau non magnétique en céramique sont préférables. En effet, le noyau en céramique donne sa forme à l'inducteur et le soutient. De plus, la céramique est un matériau idéal en raison de son faible coefficient de dilatation thermique et, par conséquent, elle peut fournir des niveaux élevés de stabilité lorsque la bobine est utilisée. Vous ne serez pas surpris que la céramique soit l'un des matériaux de base les plus omniprésents.

De plus, la céramique est dépourvue de propriétés magnétiques. Par conséquent, il a une perméabilité nulle et ne stockera pas d'énergie résiduelle ni n'interférera avec l'inductance globale du composant. Au cours du processus de production, les fabricants tremperont l'inducteur dans de la cire ou du vernis pour le stabiliser davantage. Ce processus est essentiel pour les inducteurs d'air sans noyau.

Utilisations

Nous pouvons utiliser des inductances à noyau d'air dans des applications haute fréquence telles que les téléviseurs. D'autres applications notables incluent :

• Couplage entre étages
• applications basse fréquence entre 20 Hz et 1 MHz
• Bobines de réglage RF et IF
• Circuits de filtrage

Exemple de spécifications

• Température de fonctionnement : -40°C à 125°C (+)
• Tolérance : ± 2 %, 5 % et 10 %
• Plage : 1,65 nH à 538 nH
• Résistance CC : 0,4 Ω
• Jauge de fil : 18 AWG

Schéma

Symbole d'inducteur à noyau d'air

Source :Wikimedia Commons

Inducteur à noyau laminé

Assemblage du noyau ER

Source :Wikimedia Commons

Construction

Les fabricants construisent le noyau de ces inducteurs en organisant une pile de tôles les unes sur les autres. Les matériaux que ces stratifications comprennent dépendent des spécifications et de l'objectif de l'inducteur. Par conséquent, il peut être constitué d'une pléthore de matériaux, tous avec des épaisseurs différentes.

Cependant, les tôles ont tendance à être à base d'acier et comportent un matériau isolant entre elles. Ainsi, le fabricant doit disposer ces tôles parallèlement au champ magnétique pour éviter les pertes par courants de Foucault. De plus, les autres composants critiques de l'inducteur à noyau laminé comprennent une bobine enroulée autour d'une bobine.

Utilisations

Nous utilisons généralement des inducteurs feuilletés dans les transformateurs. Cependant, vous pouvez également les utiliser dans un large éventail d'applications telles que :

• Filtres de ligne
• Filtres de bruit
• Filtre selfs
• Chargeurs/convertisseurs pour véhicules électriques

Exemple de spécifications

• Plage de courant CC : 1.0 ADC à 200 ADC
• Plage d'inductances :0,12 mHy à 100 mH
• Température de fonctionnement : jusqu'à 130°C

Schéma

Inducteur à noyau laminé

Source :Wikimedia Commons

Inductance à noyau de ferrite

Perle de ferrite non coquille

Source :Wikimedia Commons

Construction

En apparence, la ferrite ressemble à un matériau céramique. Cependant, contrairement à la céramique, c'est un matériau ferreux (ferromagnétique). Cela signifie qu'il se magnétise lorsqu'il se trouve dans un champ magnétique et qu'il conserve toujours ce magnétisme lorsque la zone est supprimée.

Par conséquent, il a une perméabilité électromagnétique élevée et un chemin de faible réluctance au flux magnétique. Étant donné que les matériaux de base sont constitués d'oxyde de fer, nous pouvons également faire référence à des inducteurs à noyau de fer.

Il existe deux types de noyaux de ferrite :

• Ferrite douce : Il ne transporte l'électromagnétisme que temporairement. Par conséquent, lorsque le champ magnétique diminue, la ferrite perd son magnétisme. Ainsi, il peut inverser la polarité magnétique. C'est pourquoi nous l'appelons souvent un aimant transitoire ou temporaire.
• Ferrite dure :Un matériau dense et robuste qui peut fonctionner à des températures allant jusqu'à 180°C. Cependant, contrairement à la ferrite douce, elle conserve son magnétisme une fois le champ magnétique retiré. Par conséquent, nous les appelons des aimants permanents.

Utilisations

Nous pouvons utiliser des inductances à noyau de ferrite dans les applications suivantes :

• Filtres Pi
• Circuits de commutation
• Différentes gammes de fréquences

Exemple de spécifications

• Inductance : 1400±25 % nH
• Plage de fréquences de fonctionnement : ≥ 150kHz
• Température de fonctionnement : -25 °C à ±180 °C
• Poids : 1,4 g à 27,6 g

Schéma

Schéma de l'inducteur de ferrite magnétique

Source :Wikimedia Commons

Types d'inducteurs– Inductances à noyau toroïdal

Les inductances à noyau toroïdal utilisent des tores comme noyau. Par conséquent, vous remarquerez que la plupart des types d'inducteurs de cette liste fondent leur nom sur le matériau utilisé par le corps. Cependant, toroïdal fait référence à la forme du noyau plus qu'au matériau.

Les tores sont des structures en forme de beignet - circulaires avec un trou au milieu. En conséquence, les tores inducteurs sont disponibles dans une variété de tailles et de matériaux. Par conséquent, vous pouvez trouver des inducteurs toroïdaux avec un matériau en ferrite ou des produits à noyau en poudre tels que Kool Mµ.

La raison pour laquelle nous avons des matériaux différents est qu'ils se comportent différemment avec des fréquences et des valeurs d'inductance différentes. Néanmoins, quel que soit le matériau, l'avantage le plus important de l'inducteur à noyau toroïdal par rapport aux autres types d'inducteurs est la réduction des interférences électromagnétiques (EMI).

Bien que vous puissiez créer votre inductance à noyau toroïdal à la maison, vous aurez besoin d'une correspondance d'enroulement unique pendant le processus de fabrication.

Utilisations

Les applications des inductances à noyau toroïdal peuvent inclure :

• Blocs d'alimentation
• Circuits électroniques
• Circuits analogiques
• Systèmes de communication
• Dispositifs médicaux

Exemple de spécifications

• Types de matériel :
  • Poudre de molypermalloy
  • Haut flux (poudre d'alliage nickel-fer)
  • Kool Mµ (poudre d'alliage de fer, aluminium, silicium)
  • XFlux (poudre d'alliage silicium-fer)
  • Kool Mµ Max (fer, silicium et alliage d'aluminium)
• Perméabilité : 14 – 300 H/m
• Saturation : 0,7 à 1,6 T

Perte de noyau CA : Faible à élevé

Schéma

Inductance à noyau toroïdal avec champ magnétique entièrement inventé

Source :Wikimedia Commons

Types d'inducteurs– Inducteur de bobine

Une collection d'inducteurs de bobine

Source :Wikimedia Commons

Une bobine est un morceau de matériau cylindrique qui vous permet d'enrouler du fil, du ruban adhésif ou une bobine de cuivre autour d'elle. Encore une fois, le nom décrit la forme du matériau par opposition au matériau lui-même. Par conséquent, nous pouvons également désigner ce type d'inducteur comme un inducteur à noyau de tambour en raison de sa forme.

Une fois que nous enroulons la bobine autour du tambour, nous la fixons à l'aide d'un tube thermorétractable au corps. La bobine peut se présenter sous différentes formes et types de matériaux. Par exemple, il peut s'agir d'un matériau ferromagnétique, de poudre de fer ou d'alliages nickel-fer.

Utilisations

Nous utilisons principalement des inducteurs à base de bobine sur des cartes de circuits imprimés montées. D'autres applications d'inductance incluent :

• Adaptateur secteur
• Filtres Pi
• Circuit de filtrage
• Circuits d'alimentation à découpage

Exemple de spécifications

• Type de matériau :
  • Alliage nickel-fer
  • Alliage de cobalt
  • Fer en poudre et nickel
  • Ferrite

Inductance standard : +/- 10%

Facteurs de forme : Verticale et horizontale

Schéma

Un transformateur qui présente la construction de base d'un inducteur à base de bobine

Source :Wikimedia Commons

Types d'inducteurs– Inducteurs fixes axiaux

Une collection d'inducteurs fixes axiaux

Construction

Les inductances axiales ressemblent beaucoup à des résistances et, par conséquent, nous pouvons également les appeler des inductances à anneau de couleur. Néanmoins, ils comportent souvent une bobine mince autour d'un matériau de ferrite miniature incurvé en forme de bobine. Une fois que nous avons enroulé la boucle autour du noyau, nous connectons les fils aux deux extrémités de la structure. Ensuite, nous le moulons avec une isolation verte en céramique ou en plastique. Enfin, nous le marquons avec des anneaux/bandes conformément aux spécifications et normes de l'Electronic Industries Association (EIA).

Ces anneaux nous permettent de discerner la valeur de l'inducteur ou son Inductance. En règle générale, vous pouvez les trouver sous forme d'inducteurs à 4 ou 5 anneaux. Néanmoins, pour calculer l'importance d'un inducteur, il convient de se référer à la fiche couleur EIA.

Utilisations

Les inductances axiales sont généralement des inductances à haute fréquence. En raison de leur taille et de leur robustesse générale, nous pouvons les utiliser dans plusieurs applications telles que :

• Circuits imprimés
• Applications RF
• Circuits résonnants
• Convertisseurs Buck-Boost
• Normaliser le flux de courant dans un circuit électrique
• Filtres circuits et autres conceptions

Exemple de spécifications

• Température de fonctionnement : -55°C à ± 105°C
• Types de produits d'inductance :
  • Inducteurs à usage général
  • Inducteurs RF
  • Inducteurs de puissance
• Types de bobines et de matériaux :
  • Inductance (alimentation, RF, hachage et HF)
  • Moulé
  • Bobiné
  • Bobine RFI
• Gammes d'inductance : 1 nH à 680 mH
• Tolérance : 1 % à 20 %
• Plage de CC maximum : 2 mA à 188 A
• Plage de résistance CC : 35 uΩ à 1,2 KΩ

Types d'inducteurs– Schéma

Symbole général d'inductance RSA

Source :SVG gratuits

Types d'inducteurs– Inductances à puce multicouche

Coupe transversale de l'inductance multicouche à montage en surface

Source :Wikimedia commons

Types d'inducteurs– Construction

Comme leur nom l'indique, les inducteurs à puce multicouches sont constitués de plusieurs couches. En tant que telles, ces couches sont généralement constituées d'un matériau ferromagnétique au-dessus de matériaux diélectriques en céramique. De plus, les fabricants imprimeront la bobine d'induction sur ces feuilles ferromagnétiques à l'aide d'une pâte métallique.

Une fois que le fabricant place correctement ces couches, les motifs forment une bobine singulière. Le fabricant moulera et enduira ensuite l'ensemble de l'emballage. De chaque côté du boîtier MLCI, il y a des bornes de connexion. Néanmoins, nous pouvons également désigner ces types d'inducteurs simplement comme des inducteurs multicouches.

Utilisations

Leur compacité nous permet d'utiliser des inductances à puce multicouche dans une variété d'applications telles que :

• Accessoires portables
• Appareils Bluetooth
• Appareils mobiles
• Contrôleur de frontière de session (SBC)
• Cartes mères d'ordinateurs
• Cartes réseau
• Équipement de communication

Exemple de spécifications

• Plage d'inductance : 0,3 nH à 470 nH
• Plage de température de fonctionnement : -55 °C à 125 °C+
• Plage de fréquences : 12 MHz à +65 MHz

Schéma

Construction d'inductances à puce en céramique multicouche

Source :Wikimedia commons

Autres types notables d'inducteurs

• Bobines de charge sans fil :Ils sont constitués de brins de fil de cuivre enroulés autour d'un noyau de ferrite. Généralement, nous les utilisons pour charger sans fil des appareils mobiles.
• Inducteurs à noyau de fer en poudre : Ce sont des inducteurs à noyau ferromagnétique séparés par des entrefers. Ainsi, les matériaux magnétiques du noyau favorisent des niveaux élevés de perméabilité électromagnétique.
• Inducteur de film : Ils utilisent un matériau à base de film mince comme bobine. De plus, ils sont incroyablement petits et légers. Par conséquent, nous pouvons les utiliser dans des applications telles que les convertisseurs CC à CC dans les téléphones mobiles et autres appareils portables. De plus, nous pouvons utiliser ces types d'inducteurs pour créer un circuit résonant.
• Inductance variable : Inducteurs réglables dotés d'un noyau magnétique mobile. En conséquence, le noyau magnétique entre et sort de la bobine d'inductance. Ainsi, cela permet à l'appareil de modifier le niveau d'inductance. De plus, nous pouvons également les appeler inducteurs à noyau de ferrite variable. Typiquement, l'inductance variable peut aller de 10 μH à 100 mH.

Conclusion

Dans ce guide, nous avons exploré certains des types d'inducteurs les plus courants. Vous avez peut-être remarqué que le déterminant critique d'un type d'inductance est son noyau. Si vous avez atteint cette partie du guide, vous devriez avoir une compréhension de base de tous les types d'inducteurs et de la façon dont ils peuvent se conformer à votre prochain projet. Dans tous les cas, nous espérons que vous avez trouvé ce guide utile. Merci pour la lecture.