Главы из книги "Trilogy of Inductors" (Перевод) Катушки индуктивности без сердечника (Air coil WE-KI; WE-MK)

Часть 1, 2, 3.

Графики импеданса и фазы.

Таким образом, достигается подъём частоты собственного резонанса выше 1 ГГц. На следующих графиках изображены зависимости импеданса и фазы от частоты трёх различных керамических катушек индуктивности.

Рис. 4. График импеданса и фазы катушек индуктивности 744 762 6 (4,7 мкГн)


Рис. 5. График импеданса и фазы катушек индуктивности 744 762 5 (1 мкГн)


Рис. 6. График импеданса и фазы катушек индуктивности 744 762 2 (0,1 мкГн)

Примеры ясно показывают связь между количеством витков обмотки, индуктивностью и частотой собственного резонанса

Катушка индуктивности 744 762 6 с L=4,7μГн имеет собственный резонанс на частоте около 75 МГц. Фазовый сдвиг около резонансной точки виден на рисунке 4. Катушка индуктивности имеет наибольший импеданс на резонансной частоте, что говорит о параллельном резонансе.

Для катушки индуктивности 744 762 5 могут быть определены некоторые параметры схемы. Рисунок 5 показывает, что резонансная частота находится на 300 МГц в районе сдвига фазы. На рисунке 7 представлена эквивалентная схема катушки индуктивности.

Рис. 7. Эквивалентная схема катушки индуктивности 744 762 5 (1 мкГн)

Наряду с паразитной ёмкостью Ca необходимо учитывать активное сопротивление R_CU провода обмотки катушки индуктивности. Ёмкость может быть рассмотрена как идеальная. Реактивная проводимость, обычно представляемая с ёмкостью, в этом случае может быть проигнорирована.

При резонансе реактивное сопротивление нулевое.

Эквивалентное параллельное сопротивление.

Поскольку для этой эквивалентной схемы достаточно трудно делать вычисления, последовательное сопротивление. R_CU преобразовывается в эквивалентное параллельное сопротивление. Полученная схема представлена на рисунке 8.

Рис. 8. Преобразованная эквивалентная схема катушки индуктивности из схемы на рис. 7.

Условия резонанса.

Следующая фазовая диаграмма при условии резонанса.

Рис. 9. Фазовая диаграмма преобразованной эквивалентной схемы.

Так как емкостная и индуктивная компонента тока, а, следовательно, и величина реактивного сопротивления, имеют определённый размер, то имеет место следующее соотношение:

Поскольку эти компоненты тока являются противофазными, они компенсируют друг друга. Это означает, что катушка индуктивности ведёт себя как простой омический резистор с сопротивлением R_p = 11,6 кОм, как показано на рисунке 5. Учитывая предыдущее соотношение, паразитная ёмкость может быть рассчитана:

На самом деле эквивалентное параллельное сопротивление R_p значительно выше, чем то, которое находится из графика. Это объясняется ограниченным динамическим диапазоном анализатора полного сопротивления. Эквивалентное сопротивление может быть рассчитано из следующего соотношения:

Где:
Q = 35 (из техн. документации)
L = 1 мкГн (из техн. документации)
C = 0,25 пФ (см. выше)

Таким образом, полученное эквивалентное параллельное сопротивление R_p = 70 кОм. В результате имеем следующие данные для катушки индуктивности 744 762 5:

Таким образом, установлены наиболее важные параметры для проектирования.

Часть 1, 2, 3.