Tipos de inductores:la guía definitiva

Los inductores tienen la reputación de ser grandes y lentos. Por lo tanto, algunos aficionados pueden evitarlos, especialmente al comenzar. Sin embargo, son un componente pasivo crítico y vale la pena aprender. Además, no todos los inductores son inflexibles y engorrosos, y pueden ser uno de los componentes electrónicos más vitales para su placa de circuito. Pero primero, deberá saber qué tipo de inductores son los más adecuados para su proyecto.

Tipos de inductores

Los inductores vienen en varias formas y tamaños. En esta sección de la guía, exploraremos todos los tipos de inductores disponibles para usted y analizaremos las características, las aplicaciones y la construcción.

Inductor acoplado

Fuente:Wikimedia Commons

Inductor acoplado/pequeño transformador

Construcción

Los inductores acoplados consisten en un transformador ideal y un inductor con inductancia magnetizante, y estos dos componentes se combinan para formar el inductor acoplado. Como ocurre con la mayoría de los inductores, el inductor acoplado utiliza el componente del inductor magnetizado para almacenar energía mientras el transformador la transfiere. Sin embargo, ambas bobinas del inductor aumentan la permeabilidad electromagnética general a través de un fenómeno que conocemos como inductancia/inducción mutua.

Usos

Por lo general, usamos inductores acoplados en convertidores CC-CC reductores-elevadores como:

• Convertidores de inductor primario de un solo extremo
• Convertidores Flyback
• Convertidor de Ćuk

Especificaciones de ejemplo

• Volumen del núcleo: 0,121 litros
• Longitud de la brecha:
  • Lado: 0 mm
  • Centro: 26,6 mm
• Peso total: 910g

Diagrama

Diagrama de inductor acoplado

Fuente:Wikimedia Commons

Inductor de núcleo de aire

Inductores de bobina de aire de colores

Construcción

El inductor de núcleo de aire es uno de los tipos más comunes de inductores. A menudo utiliza un núcleo de cerámica y, por lo tanto, normalmente nos referimos a él como un inductor de núcleo de cerámica. Sin embargo, los inductores de aire también pueden ser sin núcleo.

No obstante, son preferibles los inductores de aire con núcleo cerámico no magnético. Esto se debe a que el núcleo de cerámica le da forma al inductor y lo sostiene. Además, la cerámica es un material ideal debido a su bajo coeficiente de expansión térmica y, por lo tanto, puede proporcionar altos niveles de estabilidad cuando la bobina está en uso. No le sorprenderá que la cerámica sea uno de los materiales básicos más omnipresentes.

Además, la cerámica carece de propiedades magnéticas. Por lo tanto, tiene permeabilidad cero y no almacenará energía residual ni interferirá con la inductancia general del componente. Durante el proceso de producción, los fabricantes sumergirán el inductor en cera o barniz para estabilizarlo aún más. Este proceso es esencial para los inductores de aire sin núcleo.

Usos

Podemos usar inductores de núcleo de aire en aplicaciones de alta frecuencia como televisores. Otras aplicaciones notables incluyen:

• Acoplamiento entre etapas
• aplicaciones de baja frecuencia entre 20 Hz y 1 MHz
• Bobinas de sintonización de RF y FI
• Circuitos de filtro

Especificaciones de ejemplo

• Temperatura de funcionamiento: -40 °C a 125 °C (+)
• Tolerancia: ± 2 %, 5 % y 10 %
• Rango: 1,65 nH a 538 nH
• Resistencia CC: 0,4 Ω
• Calibre del cable: 18 AWG

Diagrama

Símbolo del inductor de núcleo de aire

Fuente:Wikimedia Commons

Inductor de núcleo laminado

Ensamblaje central de ER

Fuente:Wikimedia Commons

Construcción

Los fabricantes construyen el núcleo de estos inductores organizando una pila de láminas una encima de la otra. Los materiales que comprenden estas laminaciones dependen de las especificaciones y el propósito del inductor. Por lo tanto, puede consistir en una plétora de materiales, todos con diferentes espesores.

Sin embargo, las laminaciones suelen ser a base de acero y cuentan con un material aislante entre ellas. Por lo tanto, el fabricante debe disponer estas laminaciones paralelas al campo magnético para evitar pérdidas por corrientes parásitas. Además, los otros componentes críticos del inductor de núcleo laminado incluyen una bobina envuelta alrededor de una bobina.

Usos

Usualmente usamos inductores laminados en transformadores. Sin embargo, también puede usarlos en una amplia gama de aplicaciones como:

• Filtros de línea
• Filtros de ruido
• Estranguladores de filtro
• Cargadores/convertidores para vehículos eléctricos

Especificaciones de ejemplo

• Rango de corriente CC: 1.0 ADC a 200 ADC
• Rango de inductancia :0,12 mHy a 100 mH
• Temperatura de funcionamiento: hasta 130 °C

Diagrama

Inductor de núcleo laminado

Fuente:Wikimedia Commons

Inductor de núcleo de ferrita

Perla de ferrita no concha

Fuente:Wikimedia Commons

Construcción

En apariencia, la ferrita se parece al material cerámico. Sin embargo, a diferencia de la cerámica, es un material ferroso (ferromagnético). Esto significa que se magnetiza cuando está en un campo magnético y aún retiene este magnetismo cuando se elimina el área.

En consecuencia, tiene una alta permeabilidad electromagnética y un camino de baja reluctancia al flujo magnético. Debido a que los materiales del núcleo consisten en óxido de hierro, también podemos referirnos a inductores con núcleo de hierro.

Hay dos tipos de núcleos de ferrita:

• Ferrita blanda: Solo transporta electromagnetismo temporalmente. En consecuencia, cuando el campo magnético retrocede, la ferrita pierde su magnetismo. Por lo tanto, puede invertir la polaridad magnética. En consecuencia, es por eso que a menudo nos referimos a él como un imán transitorio o temporal.
• ferrita dura :Un material denso y robusto que puede operar a temperaturas de hasta 180°C. Sin embargo, a diferencia de la ferrita blanda, conserva su magnetismo después de que se elimina el campo magnético. Por lo tanto, nos referimos a ellos como imanes permanentes.

Usos

Podemos utilizar inductores con núcleo de ferrita en las siguientes aplicaciones:

• Filtros Pi
• Circuitos de conmutación
• Diferente rango de frecuencias

Especificaciones de ejemplo

• Inductancia: 1400±25% nH
• Rango de frecuencia de funcionamiento: ≥ 150kHz
• Temperatura de funcionamiento: -25 °C a ±180 °C
• Peso: 1,4 ga 27,6 g

Diagrama

Diagrama del inductor de ferrita magnética

Fuente:Wikimedia Commons

Tipos de inductores– Inductores de núcleo toroidal

Los inductores de núcleo toroidal utilizan toroides como núcleo. En consecuencia, notará que la mayoría de los tipos de inductores en esta lista basan su nombre en el material que usa el cuerpo. Sin embargo, toroidal se refiere más a la forma del núcleo que al material.

Los toroides son estructuras en forma de rosquilla, circulares con un agujero en el medio. En consecuencia, los toroides inductores vienen en una variedad de tamaños y materiales. En consecuencia, puede encontrar inductores toroidales con material de ferrita o productos con núcleo en polvo como Kool Mµ.

La razón por la que tenemos diferentes materiales es que se comportan de manera diferente con diferentes frecuencias y valores de inductancia. Sin embargo, independientemente del material, la ventaja más significativa del inductor de núcleo toroidal sobre otros tipos de inductores es la menor interferencia electromagnética (EMI).

Si bien puede crear su inductor de núcleo toroidal en casa, necesitará una combinación de bobinado única durante el proceso de fabricación.

Usos

Las aplicaciones de los inductores de núcleo toroidal pueden incluir:

• Fuentes de alimentación
• Circuitos electronicos
• Circuitos analógicos
• Sistemas de comunicación
• Dispositivos médicos

Especificaciones de ejemplo

• Tipos de materiales:
  • Polvo de molippermalloa
  • High Flux (polvo de aleación de níquel-hierro)
  • Kool Mµ (polvo de aleación de hierro, aluminio y silicio)
  • XFlux (polvo de aleación de silicio y hierro)
  • Kool Mµ Max (hierro, silicio y aleación de aluminio)
• Permeabilidad: 14 – 300 H/m
• Saturación: 0,7 a 1,6 T

Pérdida de núcleo de CA: De poco profundo a alto

Diagrama

Inductor de núcleo toroidal con campo magnético totalmente acuñado

Fuente:Wikimedia Commons

Tipos de inductores– Inductor de bobina

Una colección de inductores de bobina

Fuente:Wikimedia Commons

Una bobina es una pieza de material cilíndrico que le permite envolver hilo, cinta o bobina de cobre a su alrededor. Una vez más, el nombre describe la forma del material en oposición al material en sí. En consecuencia, también podemos referirnos a este tipo de inductor como inductor de núcleo de tambor debido a su forma.

Una vez que enrollamos la bobina alrededor del tambor, la aseguramos usando un tubo retráctil al cuerpo. La bobina puede venir en varias formas y tipos de materiales. Por ejemplo, puede consistir en material ferromagnético, hierro en polvo o aleaciones de níquel-hierro.

Usos

Principalmente utilizamos inductores basados ​​en bobinas en placas de circuito impreso montadas. Otras aplicaciones de inductancia incluyen:

• Adaptador de corriente
• Filtros Pi
• Circuito de filtro
• Circuitos de fuente de alimentación de modo conmutado

Especificaciones de ejemplo

• Tipo de material:
  • Aleación de hierro y níquel
  • Aleación de cobalto
  • Polvo de hierro y níquel
  • Ferrita

Inductancia estándar: +/- 10 %

Factores de forma: Verticales y horizontales

Diagrama

Un transformador que muestra la construcción básica de un inductor basado en bobina

Fuente:Wikimedia Commons

Tipos de inductores– Inductores fijos axiales

Una colección de inductores fijos axiales

Construcción

Los inductores axiales se parecen mucho a las resistencias y, por lo tanto, también podemos referirnos a ellos como inductores de anillo de color. Sin embargo, a menudo presentan una bobina delgada alrededor de un material de ferrita curvo en miniatura similar a una bobina. Una vez que envolvemos el bucle alrededor del núcleo, conectamos los cables a ambos extremos de la estructura. A continuación, lo moldeamos con aislamiento cerámico verde o plástico. Finalmente, lo marcamos con anillos/bandas de acuerdo con las especificaciones y estándares de la Asociación de Industrias Electrónicas (EIA).

Estos anillos nos permiten discernir el valor del inductor o su Inductancia. Por lo general, puede encontrarlos como inductores de 4 o 5 anillos. Sin embargo, para calcular la importancia de un inductor, debe consultar la hoja de colores de EIA.

Usos

Los inductores axiales son generalmente inductores de alta frecuencia. Por su tamaño y robustez en general, podemos utilizarlos en varias aplicaciones como:

• Placas de circuitos
• Aplicaciones de radiofrecuencia
• Circuitos resonantes
• Convertidores reductor-elevador
• Normalizar el flujo de corriente en un circuito eléctrico
• Circuitos de filtros y otros diseños

Especificaciones de ejemplo

• Temperatura de funcionamiento: -55 °C a ± 105 °C
• Tipos de productos inductores:
  • Inductores de propósito general
  • Inductores de RF
  • Inductores de potencia
• Tipos de bobina y material:
  • Estrangulador (potencia, RF, hash y HF)
  • Moldeado
  • bobinado
  • Bobina RFI
• Rangos de inductancia: 1 nH a 680 mH
• Tolerancia: 1% a 20%
• Rango de CC máximo: 2 mA a 188 A
• Rango de resistencia de CC: 35 uΩ a 1,2 KΩ

Tipos de inductores– Diagrama

Símbolo general del inductor RSA

Fuente:SVG gratuitos

Tipos de inductores– Inductores de chip multicapa

Sección transversal del inductor multicapa de montaje en superficie

Fuente:Wikimedia commons

Tipos de inductores– Construcción

Como su nombre lo indica, los inductores de chip multicapa constan de varias capas. Como tal, estas capas generalmente consisten en material ferromagnético sobre materiales dieléctricos cerámicos. Además, los fabricantes imprimirán la bobina de inducción en estas láminas ferromagnéticas utilizando una pasta metálica.

Una vez que el fabricante coloca correctamente estas capas, los patrones forman una bobina singular. Luego, el fabricante moldeará y recubrirá el paquete total. A cada lado del paquete de MLCI, hay terminales de conexión. Sin embargo, también podemos referirnos a este tipo de inductores simplemente como inductores multicapa.

Usos

Su compacidad nos permite usar inductores de chip multicapa en una variedad de aplicaciones tales como:

• Dispositivos usables
• Dispositivos Bluetooth
• Dispositivos móviles
• Controlador de borde de sesión (SBC)
• Placas base para computadoras
• Adaptadores de red
• Equipo de comunicaciones

Especificaciones de ejemplo

• Rango de inductancia: 0,3 nH a 470 nH
• Rango de temperatura de funcionamiento: -55 °C a 125 °C+
• Rango de frecuencia: 12 MHz a +65 MHz

Diagrama

Construcción de inductores de chip de cerámica multicapa

Fuente:Wikimedia commons

Otros tipos notables de inductores

• Bobinas de carga inalámbrica :Consisten en hilos de alambre de cobre enrollados alrededor de un núcleo de ferrita. Generalmente, los usamos para cargar dispositivos móviles de forma inalámbrica.
• Inductores con núcleo de hierro en polvo: Son inductores de núcleo ferromagnético separados por espacios de aire. Por lo tanto, los materiales magnéticos del núcleo fomentan altos niveles de permeabilidad electromagnética.
• Inductor de cine: Usan un material basado en una película delgada como bobina. Además, son increíblemente pequeños y ligeros. Por lo tanto, podemos usarlos en aplicaciones como convertidores de CC a CC en teléfonos móviles y otros dispositivos portátiles. Además, podemos usar este tipo de inductores para crear un circuito resonante.
• Inductor variable: Inductores ajustables que cuentan con un núcleo magnético móvil. En consecuencia, el núcleo magnético entra y sale de la bobina inductora. Por lo tanto, esto permite que el dispositivo altere el nivel de inductancia. Además, también podemos referirnos a ellos como inductores de núcleo de ferrita variable. Normalmente, la inductancia variable puede oscilar entre 10 μH y 100 mH.

Conclusión

En esta guía, exploramos algunos de los tipos más comunes de inductores. Es posible que haya notado que el determinante crítico de un tipo de inductor es su núcleo. Si ha llegado a esta parte de la guía, debe tener una comprensión básica de todos los tipos de inductores y cómo pueden adaptarse a su próximo proyecto. De cualquier manera, esperamos que esta guía le haya resultado útil. Gracias por leer.