Soort Inductoren Uitgelegd: Een Uitgebreide Gids

Inductoren hebben de reputatie groot en traag te zijn. Sommige hobbyisten vermijden ze daarom – vooral beginners. Toch zijn ze een cruciale passieve component en de moeite waard om te leren kennen. Niet alle inductoren zijn onbuigabel en onhandig; ze kunnen een van de meest vitale elektronische componenten voor je printplaat zijn. Maar eerst moet je weten welk type inductor het meest geschikt is voor je project.

Typen Inductoren

Inductoren komen in diverse vormen en maten. In deze gids bespreken we alle beschikbare typen, hun kenmerken, toepassingen en constructie.

Gekoppelde Inductor

Constructie

Een gekoppelde inductor bestaat uit een ideale transformator en een inductor met magnetiseringsinductantie. Deze twee componenten vormen samen de gekoppelde inductor. Net als bij de meeste inductoren gebruikt de gekoppelde inductor de gemagnetiseerde inductorcomponent om energie op te slaan, terwijl de transformator deze overdraagt. Beide spoelen verhogen de algehele elektromagnetische permeabiliteit door een fenomeen dat we wederzijdse inductie noemen.

Toepassingen

Gekoppelde inductoren worden typisch gebruikt in buck-boost DC-DC converters zoals:

• Single-ended primary-inductor converters (SEPIC)
• Flyback converters
• Ćuk converters

Voorbeeldspecificaties

• Kernvolume: 0,121 liter
• Luchtgatlengte:
  • Zijde: 0 mm
  • Midden: 26,6 mm
• Totaalgewicht: 910 g

Schema

Luchtkern Inductor (Air Core)

Constructie

De luchtkerninductor is een van de meest voorkomende typen. Meestal gebruikt hij een keramische kern, vandaar de naam keramische kern inductor. Luchtinductoren kunnen ook kernloos zijn. Keramische niet-magnetische kernen zijn echter te verkiezen: de keramische kern geeft vorm en ondersteuning. Keramiek heeft een lage thermische uitdijtingscoëfficiënt, wat hoge stabiliteit garandeert tijdens gebruik. Keramiek is een van de meest gebruikte kernmaterialen.

Keramiek bezit geen magnetische eigenschappen, heeft dus nul permeabiliteit en slaat geen residuele energie op, noch beïnvloedt de algehele inductantie. Tijdens productie worden inductoren gedipt in was of vernis voor extra stabilisatie – essentieel voor kernloze luchtinductoren.

Toepassingen

Luchtkerninductoren worden gebruikt in hoogfrequente toepassingen zoals televisies. Andere toepassingen:

• Tussenstapkoppeling (interstage coupling)
• Laagfrequente toepassingen tussen 20 Hz en 1 MHz
• RF en IF afstemspoelen
• Filterschakelingen

Voorbeeldspecificaties

• Werktemperatuur: -40°C tot 125°C
• Tolerantie: ± 2%, 5% en 10%
• Bereik: 1,65 nH tot 538 nH
• DC Weerstand: 0,4 Ω
• Draaddikte: 18 AWG

Schema

Gelamineerde Kern Inductor

Constructie

De kern wordt gevormd door een stapel laminaties op elkaar te plaatsen. De materialen hangen af van de specificaties en het doel. De laminaties zijn meestal staalgebaseerd met isolerend materiaal ertussen. Deze moeten parallel aan het magneetveld geplaatst worden om waelstroomverliezen te voorkomen. Een spoel om een spoelkern is de andere cruciale component.

Toepassingen

Meestal in transformatoren, maar ook in:

• Lijnfilters
• Ruisonderdrukking
• Filterdrossels
• Laders/omvormers voor elektrische voertuigen

Voorbeeldspecificaties

• DC Stroom Bereik: 1,0 ADC tot 200 ADC
• Inductantie Bereik: 0,12 mH tot 100 mH
• Werktemperatuur: tot 130°C

Schema

Ferriet Kern Inductor

Constructie

Ferriet lijkt op keramiek, maar is een ferro-materiaal (ferromagnetisch). Het magnetiseert in een magneetveld en behoudt deze magnetisatie na verwijdering van het veld. Hierdoor heeft het een hoge elektromagnetische permeabiliteit en een lage reluctante pad voor de magnetische flux. Omdat de kernmateriaal uit ijzeroxide bestaat, noemen we ze ook ijzerkerninductoren.

Er zijn twee typen ferrietkernen:

• Zachte Ferriet: Draagt tijdelijk elektromagnetisme. Verliest magnetisme wanneer het veld verdwijnt. Kan magnetische polariteit omkeren – een tijdelijke magneet.
• Harde Ferriet: Dicht en robuust, werkt tot 180°C. Behoudt magnetisme na verwijdering van het veld – een permanente magneet.

Toepassingen

• Pi-filters
• Schakelschakelingen
• Verschillende frequentiebereiken

Voorbeeldspecificaties

• Inductantie: 1400±25% nH
• Werkfrequentie Bereik: ≥ 150 kHz
• Werktemperatuur: -25°C tot ±180°C
• Gewicht: 1,4 g tot 27,6 g

Schema

Toroïdale Kern Inductoren

Toroïdale kern inductoren gebruiken toroïden als kern. De naam verwijst naar de vorm (donutvormig – cirkel met gat) meer dan het materiaal. Er zijn toroïdale inductoren met ferrietmateriaal of poederkernproducten zoals Kool Mµ.

Verschillende materialen gedragen zich anders bij verschillende frequenties en inductantiewaarden. Het grootste voordeel van toroïdale kern inductoren is lagere elektromagnetische storingsgevoeligheid (EMI).

Je kunt een toroïdale kern inductor zelf maken, maar je hebt een unieke wickeltechniek nodig tijdens productie.

Toepassingen

• Voedingseenheden
• Elektronische schakelingen
• Analoge schakelingen
• Communicatiesystemen
• Medische apparatuur

Voorbeeldspecificaties

• Materiaaltypen:
  • Molypermalloy Poeder
  • High Flux (nikkel-ijzer legering poeder)
  • Kool Mµ (ijzer, aluminium, silicium legering poeder)
  • XFlux (silicium-ijzer legering poeder)
  • Kool Mµ Max (ijzer, silicium, aluminium legering)
• Permeabiliteit: 14 – 300 H/m
• Verzadiging: 0,7 tot 1,6 T

AC Kernverlies: Laag tot hoog

Schema

Spulinductoren (Bobbin Inductors)

Een spul is een cilindrisch stuk materiaal waarom je draad, band of koperen spoel wikkelt. De naam beschrijft de vorm, niet het materiaal. Daarom ook wel trommelkerninductoren genoemd. Na het wikkelen wordt de spoel met een krimpslang aan de kern bevestigd. De spul kan verschillende vormen en materialen hebben: ferromagnetisch, poederijzer, nikkel-ijzer legeringen, ferriet.

Toepassingen

Voornemelijk op gemonteerde printplaten. Andere toepassingen:

• Voedingadapter
• Pi-filters
• Filterschakeling
• Schakelmodus voedingsschakelingen (SMPS)

Voorbeeldspecificaties

• Materiaaltype:
  • Nikkel-ijzer legering
  • Kobalt legering
  • Poederijzer en nikkel
  • Ferriet

Standaard Inductantie: +/- 10%

Vormfactoren: Verticaal en horizontaal

Schema

Axiale Vaste Inductoren

Constructie

Axiale inductoren lijken op weerstanden – vandaar de naam kleurring inductoren. Ze hebben een dunne spoel om een miniature gekromde spul-achtige ferrietkern. Na wikkelen worden de draden aan beide uiteinden bevestigd. Vervolgens worden ze gegoten in groen keramisch of plastic isolatiemateriaal. Ten slotte gemarkeerd met ringen/banden volgens EIA-specificaties.

De ringen laten de waarde van de inductor (inductantie) zien. Meestal 4-ring of 5-ring inductoren. Voor berekening: raadpleeg de EIA kleurcode.

Toepassingen

Algemene hoogfrequente inductoren. Vanwege hun formaat en robuustheid in diverse toepassingen:

• Printplaten
• RF Toepassingen
• Resonante schakelingen
• Buck-boost converters
• Stroomnormalisatie in elektrische schakelingen
• Filters en andere ontwerpen

Voorbeeldspecificaties

• Werktemperatuur: -55°C tot ±105°C
• Induktor Producttypen: Algemeen, RF, Vermogen
• Spoel- en Materiaaltypen: Drossel (Vermogen, RF, Hash, HF), Gegoten, Draadgewikkeld, RFI Spoel
• Inductantie Bereik: 1 nH tot 680 mH
• Tolerantie: 1% tot 20%
• Max DC Bereik: 2 mA tot 188 A
• DC Weerstand Bereik: 35 µΩ tot 1,2 kΩ

Schema

Meerlaag Chip Inductoren (Multilayer Chip Inductors)

Constructie

Meerlaag chip inductoren bestaan uit meerdere lagen: ferromagnetisch materiaal op keramische diëlectricum materialen. De inductiespoel wordt op de ferromagnetische vellen gedrukt met metaalpaste. Na correct plaatsen van de lagen vormt het patroon een enkele spoel. Het geheel wordt gegoten en gecoat. Aan weerskanten zitten aansluitterminals. Ook wel multilayer inductoren genoemd.

Toepassingen

Door hun compactheid ideaal voor:

• Wearables
• Bluetooth apparaten
• Mobiele apparaten
• Session Border Controller (SBC)
• Computer moederborden
• Netwerkadapters
• Communicatieapparatuur

Voorbeeldspecificaties

• Inductantie Bereik: 0,3 nH tot 470 nH
• Werktemperatuur Bereik: -55°C tot 125°C+
• Frequentie Bereik: 12 MHz tot +65 MHz

Schema

Overige Opvallende Induktortypen

• Draadloze oplaadspoelen: Koperdraad om een ferrietkern. Voor draadloos opladen van mobiele apparaten.
• Poederijzer kern inductoren: Ferromagnetische kerninductoren gescheiden door luchtgaten. Hoge elektromagnetische permeabiliteit.
• Film Inductor: Dun filmmateriaal als spoel. Zeer klein en licht. Voor DC-DC converters in mobiele telefoons en draagbare apparaten. Ook voor resonante schakelingen.
• Variabele Inductor: Instelbare inductoren met een bewegelijke magnetische kern. De kern beweegt in en uit de spoel, wat de inductantie verandert. Ook variabele ferrietkern inductoren genoemd. Bereik typisch 10 µH tot 100 mH.

Conclusie

In deze gids hebben we de meest voorkomende inductortypen verkend. De kern is de beslissende factor voor het type inductor. Als je hier bent aangekomen, heb je een basiskennis van alle typen en hoe ze in je volgende project passen. We hopen dat deze gids nuttig was. Bedankt voor het lezen!