Inducteurs - à quoi servent-ils? [fermé]

Quand les inducteurs sont-ils vraiment utilisés? J'ai lu que les éléments sont généralement assez difficiles à implémenter dans des circuits compte tenu de leurs caractéristiques physiques. J'ai également lu que si les inducteurs sont placés dans des circuits, il existe une méthode de mise en œuvre qui les place à plat et s'enroule autour d'elle dans un plan, mais ce n'est apparemment pas très courant.

J'ai vu des inducteurs un peu utilisés dans quelques applications sans fil, mais pas grand-chose d'autre. Je sais que les inductances peuvent être utilisées dans les filtres, tout comme les condensateurs qui sont beaucoup plus précis et facilement disponibles.

En bref, ce sont des inducteurs vraiment utilisés pour ?

Bonne question .. une utilisation courante est dans un filtre. Un condensateur passe facilement un signal haute fréquence, mais résiste aux signaux basse fréquence. Alors qu'une inductance fait le contraire: elle passe facilement aux basses fréquences et empêche les hautes fréquences. En fait, à l'intérieur de la plupart des enceintes, vous trouverez une inductance utilisée sur le woofer pour transmettre l'énergie basse fréquence au woofer, tandis qu'un condensateur est utilisé avec le tweeter pour transmettre l'énergie haute fréquence au tweeter.

La raison d'utiliser un inducteur est qu'il ne "consomme" ni ne "gaspille" l'énergie haute fréquence, il l'empêche simplement de passer, de sorte que l'énergie peut ensuite passer à travers le condensateur, jusqu'au tweeter.

En général, le comportement d'une inductance est le double de celui d'un condensateur, de sorte que la plupart des fonctions qui en nécessitent une peuvent être mises en œuvre en utilisant l'autre, mais dans un arrangement différent. Mais ce n'est pas toujours vrai. Par exemple, si vous ne souhaitez recevoir que de l'énergie basse fréquence, vous pouvez installer une résistance, suivie d'un condensateur à la terre. L'énergie haute fréquence sera "court-circuitée" à travers le condensateur, et fera chuter la majeure partie de la tension aux bornes de la résistance (qui transforme le signal haute fréquence en chaleur), laissant très peu d'amplitude aux bornes du condensateur. Cela fonctionne bien si vous ne voulez que les informations, il est donc normal de gaspiller l'énergie haute fréquence .. mais dans le cas des haut-parleurs, il a fallu beaucoup de travail pour obtenir cette énergie élevée dans le boîtier des haut-parleurs, vous avez donc besoin d'un moyen de filtrer sans perdre d'énergie!

Cela fait apparaître une différence fondamentale entre les résistances et les condensateurs et inductances. Les résistances transforment la tension qui les traverse en fois le courant qui les traverse en chaleur. Mais les condensateurs et les inductances ne le font pas! Les versions idéales ne convertissent aucune de l'énergie électrique en chaleur. Bien que les vrais transforment un certain pourcentage de la tension à travers eux fois le courant qui les traverse en chaleur - ce pourcentage varie avec la fréquence de la tension / du courant.

Une autre utilisation courante des inductances est dans les oscillateurs. Imaginez une inductance et un condensateur connectés ensemble aux deux extrémités - il y a une fréquence à laquelle les deux résistent exactement au même montant! C'est ce qu'on appelle la fréquence de résonance de la combinaison. Il s'avère qu'une fois que vous l'avez démarré, la tension du condensateur force le courant à circuler dans l'inductance, jusqu'à ce que la tension atteigne zéro - mais maintenant, l'inductance veut que ce courant continue à circuler, ce qu'il fait, et finit par charger le condensateur , mais à la tension opposée qu'elle avait auparavant. Lorsque le courant atteint zéro, le condensateur recommence à forcer le courant, et il s'accumule .. mais dans le sens opposé comme avant .. et la même chose se répète ..

Si l'inductance et le condensateur étaient parfaits, cela continuerait pour toujours .. mais ils perdent tous les deux un peu d'énergie, transformés en chaleur .. donc les tensions et les courants sont moins à chaque répétition .. tout ce qui est nécessaire pour faire un oscillateur, est alors un moyen de reconstituer l'énergie perdue après chaque cycle.

La troisième utilisation courante est en tant que dispositif de stockage d'énergie, en particulier dans les alimentations à découpage. Dans ce cas, la fonction d'une alimentation CC est de fournir un courant continu. Il a également pour fonction de passer d'une source de tension d'entrée à une tension de sortie. Ainsi, le fait qu'il bloque les hautes fréquences peut être considéré comme: lorsque la tension aux bornes de celui-ci est soudainement modifiée, le courant qui le traverse ne .. plutôt, le courant commence seulement à devenir différent. Donc, si vous changez très rapidement la tension en très élevée, puis nulle, puis très élevée, puis nulle, le courant commencera à monter, puis à baisser, mais tant que vous ne laissez que l'une ou l'autre des deux tensions pendant une très peu de temps, le courant ne changera pas du tout, dans les deux sens. Si vous le laissez haut la même période que vous le laissez bas, alors le courant sera moyen et restera stable. Si ce courant correspond au courant retiré de l'alimentation, la tension de sortie de l'alimentation restera constante. Maintenant, imaginez laisser la haute tension un peu plus longtemps que la terre - le courant augmentera lentement, au cours de nombreuses répétitions .. et vice versa. Si la charge continue de prendre le même courant, la tension de sortie de l'alimentation augmentera lentement, car le courant supplémentaire charge le condensateur entre la sortie et la masse. C'est ainsi qu'une alimentation à découpage utilise une inductance pour transformer une tension d'entrée élevée en une tension de sortie plus petite. Il y a un circuit qui détecte la tension de sortie, compare avec la tension souhaitée et ajuste combien de temps l'inductance reçoit la tension d'entrée élevée par rapport à la terre,

Ce sont les trois seules utilisations courantes .. mais certains circuits exotiques utilisent la fonction de transfert d'une inductance de façon étrange (par exemple, dans un radar plus ancien dans le cadre d'un circuit de "direction" pour empêcher l'énergie sortante de souffler le récepteur sensible). ). Voir aussi "gyrator", qui peut faire un condensateur regarder le circuit comme une inductance (et vice versa)!

L'énergie stockée dans un condensateur sort à nouveau dans la direction opposée à laquelle elle est entrée.

L'énergie stockée dans un inducteur sort dans le même sens qu'elle est entrée.

Cela vous permet de construire des circuits LC résonnants où l'énergie circule entre un condensateur et une inductance à une fréquence particulière: c'est la base traditionnelle d'un circuit de récepteur radio.

Les filtres LC peuvent perdre moins d'énergie du signal qu'ils passent que les filtres RC.

Vous pouvez également créer des convertisseurs "boost" et "buck" de conversion de tension d'alimentation presque sans perte en envoyant des impulsions de courant dans une inductance, en les filtrant efficacement en une valeur DC cible particulière.

Et considérons également les appareils qui utilisent une inductance (une bobine de fil) pour fonctionner. Je suis sûr que vous avez déjà vu ces choses.

Relais, solénoïdes, haut-parleurs (y compris les écouteurs), microphones à bobine mobile, transformateurs, électro-aimants, moteurs et al.

Juste quelques exemples.

Considérez ce régulateur de commutation simplifié:

L'onde carrée appliquée au MOSFET Q1 coupe Vin en une onde carrée et l'applique au filtre L1-C1. (D1 fixe la tension de l'inductance pendant le temps d'arrêt de Q1, empêchant le nœud de commutation de devenir excessivement négatif par rapport à la sortie.) La moyenne de cette onde carrée sera l'énergie fournie à la charge, mais la plupart des charges ne le font pas comme DC pulsant avec des arêtes vives. L'inductance ralentit la vitesse de montée du courant à une valeur beaucoup plus faible et stocke l'énergie de sorte que lorsque l'interrupteur est éteint, il fournit de l'énergie au condensateur et à la charge. Le condensateur voit un courant de charge contrôlé à tout moment, quel que soit l'état de Q1, ce qui fait de la sortie une approximation proche de DC (un très petit signal triangulaire AC chevauchant un signal DC).

C'est cette combinaison de filtrage de courant (fourni par l'inductance) et de filtrage de tension (fourni par le condensateur) qui transforme l'onde carrée en une sortie CC raisonnable. Sans l'inductance contrôlant le taux de charge et de décharge de C1, la sortie ne serait pas différente de l'entrée à onde carrée du régulateur, avec un courant élevé étant tiré lorsque le condensateur se charge brusquement sur Vin lorsque Q1 est activé, et une décharge rapide lorsque Q1 est activé est éteint car aucune source de courant ne permet de maintenir la tension aux bornes de C1.

Chaque fois que vous souhaitez connecter deux nœuds de tensions différentes, vous devrez limiter le courant d'une manière ou d'une autre, sinon vous obtenez d'énormes pics. Les inducteurs limitent le flux de courant sans le brûler (la plupart) comme de la chaleur, comme le ferait une résistance. Essentiellement, au lieu d'obtenir une brève impulsion énorme de courant, vous obtenez le même courant moyen étalé sur une période plus longue. Cela réduit le RMS de l'ensemble du transfert de puissance, réduisant les pertes de chaleur et le bruit EMI / RFI.

Applications courantes sont les blocs d'alimentation , y compris les convertisseurs DC / DC , des convertisseurs AC / DC , des convertisseurs AC / AC et convertisseurs DC / AC . Fondamentalement, chaque fois que vous souhaitez convertir d'une tension à une autre, vous risquez d'avoir de grandes pointes de courant lorsque la connexion est établie. Les inductances limitent le flux de courant, éliminant ces pointes.

Les selfs sont également utiles pour les filtres sur des signaux imprévisibles, pour éviter que des pointes de courant imprévues n'affectent l'équipement. Ce type d'inducteur est également disponible dans de nombreuses tailles, selon vos besoins.

Les inducteurs en termes simples sont utilisés pour

1. CEM induit (pour générateurs, inverseurs, transformateurs).
2. Magnétisme

Le but principal est l'inductance, c'est-à-dire le magnétisme et donc le noyau varie. Vous devez regarder cela d'un point de vue physique, la réponse vous regarde fixement. L'électronique n'est que le côté application.