Comprender los inductores de PCB: definición, métodos de cálculo y guía de diseño paso a paso

Los inductores son componentes especiales que ayudan a controlar cambios repentinos en la corriente eléctrica. Funcionan almacenando energía en un campo magnético y luego liberándola en el circuito, lo que ayuda a reducir los picos o sobretensiones en la corriente. Un tipo de inductor comúnmente utilizado en dispositivos electrónicos es el inductor PCB. En este artículo, explicaremos qué es un inductor de PCB y le mostraremos algunas formas de calcular su valor de inductancia. Al final, comprenderá mejor cómo funcionan los inductores de PCB y su importancia en los circuitos electrónicos.

¿Qué es un inductor de PCB?

Un inductor de PCB es un tipo de componente electrónico utilizado en PCB para almacenar y controlar energía eléctrica. Está diseñado para generar y mantener un campo magnético cuando pasa una corriente eléctrica a través de él. El propósito principal de un inductor de PCB es almacenar energía en forma de campo magnético y liberarla nuevamente en el circuito cuando sea necesario. Esta propiedad de los inductores los hace esenciales en diversas aplicaciones electrónicas, incluidas las fuentes de alimentación, el filtrado de señales, la adaptación de impedancias y el almacenamiento de energía. Los inductores de PCB vienen en diferentes tamaños y configuraciones, lo que permite flexibilidad en el diseño y la integración en los circuitos electrónicos. Desempeñan un papel crucial para garantizar el funcionamiento y el rendimiento eficientes de los dispositivos electrónicos.

¿Cuál es el propósito de un inductor?

inductores tienen la función de generar fuerza electromotriz en la dirección de reducir la fluctuación cuando fluye corriente fluctuante, y almacenar energía eléctrica como energía magnética. Tiene características que permiten que la corriente continua fluya fácilmente mientras es altamente resistente al flujo de corriente de alta frecuencia.

Los inductores tienen los siguientes propósitos de aplicación específicos:

• Dividir señales necesarias y señales innecesarias (filtrado)

• Tensión de estabilización en un circuito de potencia (suavizado)

• Adaptación de la impedancia en un circuito de alta frecuencia

¿Cómo se calcula la inductancia de la bobina?

La inductancia es un término con el que todo estudiante de física debería estar familiarizado. Tiene su propia fórmula y se combina frecuentemente con resistencia y capacitancia. Oliver Heaviside acuñó la frase por primera vez en 1886. Además, usamos la L para representar inductores en diagramas de circuitos e inductancia en ecuaciones, en honor al eminente físico Heinrich Aprendamos sobre la fórmula de inductancia y cómo usarla para determinar la inductancia de cualquier artículo.

La fórmula es la siguiente:

L = (μ₀ * μᵣ * N² * A) / l

Lugar:

• L es la inductancia en henrios (H).

• μ₀ es la permeabilidad del espacio libre, aproximadamente 4π x 10^(-7) H/m.

• μᵣ es la permeabilidad relativa del material del núcleo.

• N es el número de vueltas en la bobina.

• A es el área de la sección transversal de la bobina en metros cuadrados (m²).

• l es la longitud de la bobina en metros (m).

¿Cómo diseñar inductores en una PCB?

Para diseñar inductores en una PCB, siga estos pasos:

1. Determine la inductancia requerida: Identifique el valor de inductancia específico necesario para el diseño de su circuito. Esto se puede calcular en función de los requisitos del circuito y el rendimiento deseado.

2. Seleccione el material del núcleo: Elija el material de núcleo adecuado en función de factores como el rango de frecuencia de funcionamiento, el nivel de saturación deseado y las limitaciones de tamaño. Los materiales de núcleo comunes incluyen ferrita, hierro en polvo y aire.

3. Determine el tamaño y la forma del núcleo: Seleccione el tamaño y la forma del núcleo que mejor se adapte a sus requisitos de diseño. Tenga en cuenta factores como el espacio disponible en la placa, la inductancia deseada y la intensidad del campo magnético.

4. Calcular el número de vueltas: Determine el número de vueltas requeridas para lograr el valor de inductancia deseado. Este cálculo depende del material del núcleo, el tamaño del núcleo y el calibre del cable que se utilice.

5. Elija el calibre del cable: Seleccione el calibre de cable adecuado en función de la clasificación actual y el espacio disponible en la placa de circuito impreso. Los calibres de cable más gruesos pueden manejar corrientes más altas pero pueden requerir más espacio.

6. Determine la forma y el diseño de la bobina: Decida la forma de la bobina (p. ej., solenoide, toroidal) y el diseño que mejor se adapte a su diseño de PCB. Considere factores como la ubicación de los componentes, la integridad de la señal y la interferencia electromagnética.

7. Considere los efectos parasitarios: Tenga en cuenta cualquier efecto parásito que pueda afectar el rendimiento del inductor, como la autocapacitancia y la resistencia. Estos efectos se pueden minimizar mediante técnicas de diseño adecuadas y selección de componentes.

8. Simular y probar: Utilice software de simulación o pruebas de prototipos para verificar el rendimiento del inductor diseñado. Ajuste los parámetros según sea necesario para cumplir con las especificaciones deseadas.

9. Documentar el diseño: Documente el diseño del inductor, incluidas las especificaciones, los cálculos y cualquier consideración de diseño. Esta documentación será útil para futuras referencias y réplicas.

El diseño de inductores en una PCB requiere una buena comprensión de los principios electromagnéticos, el diseño de circuitos y las técnicas de diseño de PCB. Se recomienda consultar con ingenieros de PCB experimentados o utilizar un software de diseño especializado para garantizar un rendimiento óptimo. Video: https://share.vidyard.com/watch/eRWCX52WfspHX4UcREymYp?

Conclusión

Los inductores de PCB son componentes vitales en los circuitos electrónicos modernos, responsables de administrar la energía magnética y garantizar el buen funcionamiento de varios dispositivos. Puede póngase en contacto con nosotros si necesitas ayuda con alguno de los conceptos.