Entendendo as Especificações de Indutores (ART3274)

A Coilcraft (www.coilcraft.com) (*), em documentação disponível em inglês na Internet faz uma análise de como são feitas as especificações de indutores e de que modo elas são importantes na escolha de um tipo específico para uma aplicação. Neste artigo, a partir das informações daquele artigo, fornecemos ao leitor informações muito importantes sobre indutores.

(*) A Mouser Electronics (www.mouser.com) é distribuidor mundial dos produtos da Coilcraft.

 

Um dos pontos críticos nos projetos é a escolha de um indutor para uma determinada função no circuito. Ao contrário do que muitos pensam não basta calcular ou determinar a indutância desse componente para que o problema esteja resolvido.

Indutores para fontes chaveadas, osciladores de baixas ou altas frequências, aplicações em filtros ou sensoriamento têm características diferenciadas que vão desde a capacidade de manuseio de correntes até as perdas e as tolerâncias.

Neste artigo analisamos o significado de algumas dessas características com base na ampla documentação que a Coilcraft têm disponível na sua seção de Application Notes.

 

Indutância x Frequência

Diferentemente do que muitos possam pensar a indutância de um indutor não é a mesma para toda a faixa de frequências em que ele opera.

A presença de resistências parasitas (R), além de capacitâncias e a própria influência do invólucro fazem com que haja uma variação da indutância com a frequência, conforme mostra o gráfico da figura 1.

 

 

Figura 1
Figura 1

 

Observe que a indutância do indutor, a partir de certa frequência aumenta até atingir um pico para depois então cai abruptamente na frequência de ressonância.

Veja que esta curva é obtida com o uso de um medidor LRC, e que dependendo da aplicação é preciso considerar o modo como o indutor está sendo analisado. Este tipo de consideração, em especial, se torna muito mais crítica quando o indutor deve ser usado numa frequência elevada, próxima ao ponto da curva em que as alterações de indutância e impedância começam a ocorrer.

 

Tolerância

De todos os componentes eletrônicos, os indutores são os que admitem as tolerâncias mais altas, sem que isso normalmente cause problemas de funcionamento de um circuito.

Por exemplo, um indutor usado numa fonte chaveada ou conversor DC-DC pode ter uma tolerância de +/-20% sem que isso traga problemas de funcionamento.

Entretanto, deve-se estar atento para a influência da temperatura, pois ela pode afetar os valores. Deve-se verificar se o valor do componente fica dentro da faixa esperado, na faixa normal de temperaturas de operação do circuito.

Nos circuitos de altas frequências, entretanto, as tolerância devem ser mais estreitas. Indutores em chip para montagem em superfície em circuitos de alta frequência podem ter tolerâncias da ordem de +/-1% à temperatura ambiente.

Estes são apropriados para aplicações mais críticas de RF como circuitos sintonizados.

A variação da indutância de um indutor com a temperatura varia conforme o modo como são construídos. Para um indutor com núcleo de ar e cerne cerâmico o coeficiente de variação da temperatura (TCL) varia entre +25 e +125 ppm/oC. Os indutores com núcleo de ferrite podem ter TCL que chegam a 700 ppm/oC.

 

Corrente

A capacidade de corrente de um indutor é importante não apenas quando ele tem uma aplicação num circuito de potência, como um conversor DC-DC, como também pelo fato de que ela é uma indicação direta do aumento de temperatura esperado em seu funcionamento.

Correntes intensas significam dissipação de calor e isso não pode ser evitado e deve ser considerado na escolha de um tipo específico para uma aplicação.

A especificação de corrente é dada por Irms e é calculada pela lei de Joule P = I2R onde R é a resistência ôhmica do fio usado no enrolamento do indutor e I é a corrente através dele.

A especificação de corrente indica, portanto, a máxima corrente que o indutor suporta sem que haja perigo de um aquecimento excessivo que coloque em risco sua integridade.

É importante observar que os efeitos da temperatura e da corrente também implicam em alterações importantes das características que podem impactar num projeto.

Temos então os efeitos sobre o efeito pelicular, proximidade e perdas do núcleo magnético que devem ser considerados. A Coilcraft disponibiliza diversas ferramentas em seu site que permitem a análise de indutores a partir de suas características.

Uma outra especificação de corrente importante é a corrente de saturação ou Isat. Esta especificação, diferente de Irms que está ligada a geração do calor, esta está ligada a corrente instantânea.

Conforme podemos ver pelas curvas da figura 2, os indutores com núcleo de ferrite tendem a ter uma curva de corrente x frequência plana até o ponto em que ocorre um “joelho” onde a indutância cai rapidamente.

 

Figura 2
Figura 2

 

 

Perdas das Condições de Operação

As perdas de potência num indutor dependem tanto da temperatura, como da frequência e também da corrente AC ou DC.

Muitos datasheets de indutores incluem informações que permitem calcular essas perdas como gráficos ESR x frequência ou equações. Ferramentas da Coilcraft ajudam na realização de cálculos.

Enfim, no seu projeto que envolva o uso de indutores, tenha muito cuidado na escolha do tipo correto para não ter surpresas.

A Mouser Electronics, distribuidor global dos produtos da Coilcraft vende kits de desenvolvimento de projetos que consistem em conjuntos de indutores com determinadas especificações e valores que podem ser utilizados na realização de projetos.

 

Saiba mais clicando aqui

 

Na figura 3 temos um exemplo de kit de indutores da Coilcraft disponível na Mouser para o desenvolvimento de projetos usando indutores..

 

Figura 3
Figura 3

 

 

 

 


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