Induktor - untuk apa mereka digunakan? [Tutup]

Kapan induktor benar-benar digunakan? Saya telah membaca bahwa elemen-elemennya biasanya cukup sulit untuk diimplementasikan ke dalam rangkaian karena karakteristik fisiknya. Saya juga membaca bahwa jika induktor ditempatkan di sirkuit ada metode implementasi yang benar-benar menempatkan mereka rata dan melilit di sekitar pesawat, tetapi tampaknya itu tidak terlalu umum.

Saya telah melihat induktor menggunakan sedikit dalam beberapa aplikasi nirkabel, tetapi tidak banyak lagi. Saya tahu induktor dapat digunakan dalam filter, tapi begitu juga kapasitor yang jauh lebih tepat dan tersedia.

Singkatnya, apa yang induktor benar-benar digunakan untuk ?

Pertanyaan bagus .. satu penggunaan umum adalah dalam filter. Kapasitor melewati sinyal frekuensi tinggi dengan mudah, tetapi menolak yang frekuensi rendah. Sementara induktor melakukan yang sebaliknya: ia melewati frekuensi rendah dengan mudah, dan menghambat frekuensi tinggi. Bahkan, di dalam sebagian besar penutup speaker Anda akan menemukan induktor yang digunakan pada woofer untuk meneruskan energi frekuensi rendah ke woofer, sementara kapasitor digunakan dengan tweeter untuk meneruskan energi frekuensi tinggi ke tweeter.

Alasan untuk menggunakan induktor ada adalah bahwa ia tidak "mengkonsumsi" atau "membuang" energi frekuensi tinggi, itu hanya menghalangi itu lewat, sehingga energi kemudian dapat melewati kapasitor, ke tweeter, sebagai gantinya.

Secara umum, perilaku induktor adalah ganda dari kapasitor, sehingga sebagian besar fungsi yang memerlukan satu dapat diimplementasikan dengan menggunakan yang lain, tetapi dalam pengaturan yang berbeda. Tapi itu tidak selalu benar. Misalnya, jika Anda hanya ingin menerima energi frekuensi rendah, Anda dapat memasukkan resistor, diikuti oleh kapasitor ke ground. Energi frekuensi tinggi akan "disingkat" melalui kapasitor, dan menjatuhkan sebagian besar tegangan melintasi resistor (yang mengubah sinyal frekuensi tinggi menjadi panas), sehingga sangat sedikit amplitudo melintasi kapasitor. Itu berfungsi dengan baik jika Anda hanya ingin informasi, jadi tidak apa-apa untuk membuang energi frekuensi tinggi .. tetapi dalam kasus speaker, butuh banyak pekerjaan untuk mendapatkan energi tinggi ke dalam kotak speaker, jadi Anda perlu cara untuk menyaring tanpa kehilangan energi!

Itu memunculkan perbedaan mendasar antara resistor versus kapasitor dan induktor. Resistor mengubah tegangan melintasi mereka kali arus melalui mereka menjadi panas. Tetapi kapasitor dan induktor tidak! Versi ideal tidak mengubah energi listrik menjadi panas. Meskipun yang nyata mengubah beberapa persentase dari tegangan di kali mereka arus melalui mereka menjadi panas - persentase itu bervariasi dengan frekuensi tegangan / arus.

Penggunaan umum lain dari induktor adalah dalam osilator .. bayangkan sebuah induktor dan kapasitor yang terhubung bersama di kedua ujungnya - ada beberapa frekuensi di mana keduanya menahan jumlah yang sama persis! Itu disebut frekuensi resonansi kombinasi. Ternyata begitu Anda memulainya, tegangan kapasitor memaksa arus mengalir di induktor, hingga tegangannya mencapai nol - tetapi sekarang induktor menginginkan arus mengalir terus, jadi ya, dan akhirnya mengisi kapasitor , tetapi untuk tegangan yang berlawanan itu sebelumnya. Ketika arus mencapai nol, kapasitor mulai memaksa arus lagi, dan itu membangun .. tetapi dalam arah yang berlawanan seperti sebelumnya .. dan hal yang sama terulang ..

Jika induktor dan kapasitor sempurna, maka ini akan berlanjut selamanya .. tetapi mereka berdua kehilangan sedikit energi, berubah menjadi panas .. sehingga tegangan dan arus kurang pada setiap pengulangan .. semua yang diperlukan untuk membuat osilator, maka merupakan cara untuk mengisi kembali energi yang hilang setelah setiap siklus.

Penggunaan umum ketiga adalah sebagai perangkat penyimpanan energi, terutama dalam mengalihkan catu daya. Dalam hal ini, fungsi catu daya DC adalah untuk memasok arus kontinu. Ini juga memiliki fungsi antara sumber tegangan input dan tegangan output adalah pasokan. Jadi, fakta bahwa itu memblokir frekuensi tinggi dapat dilihat sebagai: ketika tegangan melintas itu tiba-tiba berubah, arus yang melewatinya tidak .. melainkan, arus hanya mulai menjadi berbeda. Jadi, jika Anda sangat cepat mengubah tegangan menjadi sangat tinggi, maka nol, lalu sangat tinggi, lalu nol, arus akan mulai naik, lalu mulai turun, tetapi selama Anda hanya meninggalkan salah satu dari dua tegangan untuk waktu singkat, arus tidak akan banyak berubah sama sekali, di kedua arah. Jika Anda membiarkannya tinggi pada periode yang sama seperti Anda membiarkannya rendah, maka arus akan rata-rata keluar dan tetap stabil. Jika arus itu cocok dengan arus yang dikeluarkan dari catu daya, maka tegangan keluaran catu akan tetap konstan. Sekarang, bayangkan meninggalkan tegangan tinggi sedikit lebih lama dari ground - arus akan meningkat secara perlahan, selama banyak pengulangan .. dan sebaliknya. Jika beban terus mengambil arus yang sama, maka tegangan output dari suplai akan perlahan naik, karena arus ekstra mengisi kapasitor antara output dan arde. Begitulah cara switching pasokan menggunakan induktor untuk mengubah tegangan input besar menjadi tegangan output yang lebih kecil. Ada sirkuit yang mendeteksi tegangan output, dan membandingkan dengan tegangan yang diinginkan, dan menyesuaikan berapa banyak waktu induktor diberi tegangan input tinggi dibandingkan ground,

Itu hanya tiga kegunaan umum .. tetapi beberapa sirkuit eksotis menggunakan fungsi transfer induktor dengan cara yang aneh (misalnya, dalam radar yang lebih tua sebagai bagian dari sirkuit "kemudi" untuk memblokir energi keluar dari meniup keluar penerima sensitif. ). Lihat juga "gyrator", yang dapat membuat tampilan kapasitor ke sirkuit seperti induktor (dan sebaliknya)!

Energi yang tersimpan dalam kapasitor keluar lagi dalam arah yang berlawanan dari yang masuk.

Energi yang tersimpan dalam induktor keluar ke arah yang sama seperti yang masuk.

Ini memungkinkan Anda membangun sirkuit LC resonansi di mana enegy bersirkulasi antara kapasitor dan induktor pada frekuensi tertentu: ini adalah dasar tradisional dari sirkuit penerima radio.

Filter LC dapat kehilangan lebih sedikit energi dari sinyal yang dilewatinya daripada filter RC.

Anda juga dapat membangun konverter konversi daya "boost" dan "buck" yang hampir tanpa rugi dengan mengirimkan pulsa arus ke induktor, secara efektif menyaringnya ke nilai target DC tertentu.

Dan mari kita juga mempertimbangkan perangkat-perangkat yang menggunakan induktor (gulungan kawat) berfungsi. Saya yakin Anda pasti pernah melihat hal-hal ini sebelumnya.

Relay, solenoida, speaker (termasuk headphone), mikrofon kumparan bergerak, transformer, elektro-magnet, motor dkk.

Hanya beberapa contoh.

Pertimbangkan regulator switching yang disederhanakan ini:

Gelombang persegi diterapkan pada MOSFET Q1 memotong Vin menjadi gelombang persegi dan menerapkannya pada filter L1-C1. (D1 menjepit tegangan induktor selama off-time Q1, mencegah switching node menjadi terlalu negatif sehubungan dengan output.) Rata-rata gelombang persegi ini adalah energi yang disediakan untuk beban, tetapi sebagian besar beban tidak seperti berdenyut DC dengan ujung yang tajam. Induktor memperlambat laju kenaikan arus ke nilai yang jauh lebih rendah, dan menyimpan energi sehingga ketika sakelar mati, sumber energi ke kapasitor dan beban. Kapasitor melihat arus pengisian yang terkontrol setiap saat terlepas dari keadaan Q1, membuat output mendekati DC (sinyal AC segitiga sangat kecil mengendarai sinyal DC).

Kombinasi dari penyaringan saat ini (disediakan oleh induktor) ditambah penyaringan tegangan (disediakan oleh kapasitor) yang mengubah gelombang persegi menjadi output DC yang masuk akal. Tanpa induktor yang mengendalikan laju pengisian dan pengosongan C1, output tidak akan berbeda dengan input gelombang persegi dari regulator, dengan arus besar yang ditarik ketika kapasitor tiba-tiba mengisi ke Vin ketika Q1 aktif, dan debit cepat ketika Q1 tidak aktif karena tidak ada sumber arus yang membantu menjaga voltase di C1.

Setiap kali Anda ingin menghubungkan dua node dengan voltase yang berbeda, Anda harus membatasi arus, jika tidak, Anda akan mendapatkan lonjakan besar. Induktor membatasi aliran arus tanpa membakar (sebagian besar) itu sebagai panas, seperti resistor. Pada dasarnya, alih-alih mendapatkan pulsa besar singkat dari arus, Anda mendapatkan arus rata-rata yang sama tersebar dalam waktu yang lebih lama. Ini menurunkan RMS dari seluruh transfer daya, mengurangi kehilangan panas dan kebisingan EMI / RFI.

Aplikasi umum untuk ini adalah catu daya , termasuk konverter DC / DC , konverter AC / DC , konverter AC / AC , dan konverter DC / AC . Pada dasarnya, setiap kali Anda ingin mengkonversi dari satu voltase ke voltase lain, Anda berisiko mengalami lonjakan arus besar saat koneksi dilakukan. Induktor membatasi aliran arus, menghilangkan paku-paku ini.

Tersedak juga berguna untuk filter pada sinyal yang tidak dapat diprediksi, untuk mencegah lonjakan arus yang tidak terduga dari mempengaruhi peralatan. Induktor semacam ini sudah tersedia juga dalam berbagai ukuran, tergantung pada kebutuhan Anda.

Induktor secara sederhana digunakan untuk

1. EMF terinduksi (untuk generator, umpan balik, transformer) ..
2. Daya tarik

Seluruh tujuannya adalah induktansi yaitu magnet dan karenanya inti bervariasi. Anda harus melihat ini dari sudut pandang fisika, jawabannya menatap langsung ke arah Anda. Elektronik hanyalah sisi penerapannya.