Αύξηση ρεύματος, ισχύος και θερμοκρασίας
Τα πηνία δεν βαθμολογούνται συνήθως με βάση την ισχύ, ωστόσο η προσέγγιση της ικανότητας χειρισμού ισχύος ενός επαγωγέα τσιπ aircore ή κεραμικού πυρήνα μπορεί να εκτιμηθεί χρησιμοποιώντας τις προδιαγραφές του φύλλου δεδομένων για το ρεύμα και την αντίσταση. Παράδειγμα: 1 μH, ο επαγωγέας τσιπ έχει βαθμολογία Irms 48{{ 13}} mA και μέγιστη βαθμολογία DCR 1,2 Ohm. Η βαθμολογία Irms αντιστοιχεί σε αύξηση θερμοκρασίας 15 μοιρών πάνω από το περιβάλλον. Η μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι 125 μοίρες , επομένως η άνοδος της θερμοκρασίας 15 βαθμών επιτρέπει τη μέγιστη θερμοκρασία μέρους ~(125 + 15) {{10}} βαθμών. Για να εκτιμήσετε την ικανότητα ισχύος, υπολογίστε το Irms2 × DCR . Αν υποθέσουμε ότι το ονομαστικό DCR είναι 80% του μέγιστου DCR που καθορίζεται, ο υπολογισμός είναι:(0,48 A) 2 × (0,8 × 1,2 Ohms)=0.221 W=221 mW. Επομένως, περίπου 221 mW Η ισχύς προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας αυτού του επαγωγέα ~15 βαθμούς. Στις συχνότητες RF, το ESR είναι πολύ υψηλότερο από το DCR. Επομένως, η ποσότητα του ρεύματος που προκαλεί την ίδια αύξηση της θερμοκρασίας μειώνεται σημαντικά. Για παράδειγμα, εάν το σήμα ραδιοσυχνοτήτων είναι 100 MHz, το ESR του επαγωγέα είναι 8,14 Ohms (σχεδόν επτά φορές η αντίσταση συνεχούς ρεύματος), οπότε το ρεύμα εναλλασσόμενου ρεύματος Irms που αντιστοιχεί στην ίδια ισχύ (και επομένως στην αύξηση της θερμοκρασίας) είναι μόνο ~161 mA όπως σε αντίθεση με τη βαθμολογία 480 mA στο DC. Αυτή η εκτίμηση μπορεί να είναι εσφαλμένη εάν υπάρχουν απώλειες που εξαρτώνται από το ρεύμα στον επαγωγέα ή άλλοι μηχανισμοί απώλειας σε υψηλότερη συχνότητα που δεν αποτελούν μέρος της μέτρησης ESR χαμηλού ρεύματος.
Ισχύς που διαχέεται από το πηνίο
Ο σκοπός του επαγωγέα σε ένα tee πόλωσης, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα, είναι να παρέχει μια πόλωση DC στον ενισχυτή ενώ εμποδίζει το σήμα RF υψηλής συχνότητας να εισέλθει στην πηγή DC. Στην ιδανική περίπτωση, κάθε σήμα ραδιοσυχνοτήτων που εφαρμόζεται στη γραμμή πόλωσης φιλτράρεται από τον επαγωγέα σειράς. Για αυτήν τη συζήτηση, υποθέστε έναν επαγωγέα χωρίς απώλειες (π.χ. πυρήνας αέρα ή κεραμικό πυρήνα) για τον οποίο υπάρχουν μόνο απώλειες χαλκού (AC και DC) – απώλειες μη πυρήνα.
Η συνολική ισχύς συνεχούς ρεύματος που καταναλώνεται από το πηνίο είναι:Pdc=Idc2 × DCRΗ συνολική ισχύς εναλλασσόμενου ρεύματος που καταναλώνεται από το πηνίο είναι:Pac=Irms2 × ESR όπου:Idc είναι το ρεύμα συνεχούς ρεύματος μέσω του επαγωγέα. Irms είναι το μέγεθος του ρεύματος εναλλασσόμενου ρεύματος (σήμα RF) μέσω του επαγωγέα (πιθανόν χαμηλό εάν ο επαγωγέας είναι σχεδόν ιδανικός). DCR είναι η αντίσταση συνεχούς ρεύματος του επαγωγέα. ESR είναι η πραγματική αντίσταση σειράς του επαγωγέα στη συχνότητα του σήματος RF (υποθέτοντας μόνο ένα απλή συχνότητα RF). Η συνολική ισχύς (DC και AC) που καταναλώνεται από τον επαγωγέα είναι: Ptotal=Pdc + PacorPtotal=Idc2 × DCR + Irms2 × ESRAs που απεικονίζονται, στην απλούστερη περίπτωση ενός σήματος AC μεμονωμένης συχνότητας στη γραμμή ραδιοσυχνοτήτων, για να προσδιοριστεί η ισχύς εναλλασσόμενου ρεύματος που καταναλώνεται από τον επαγωγέα, πρέπει να είναι γνωστά το ESR του επαγωγέα στη συχνότητα RF και η τιμή Irms του ρεύματος RF μέσω του επαγωγέα. Για πιο περίπλοκα σήματα θορύβου πολλαπλών συχνοτήτων που πρέπει να φιλτράρονται, η συνολική ισχύς εναλλασσόμενου ρεύματος που διαχέεται από τον επαγωγέα είναι το άθροισμα όλων των συνεισφορών Irms2 × ESR, όπου το ESR ποικίλλει για κάθε συνεισφορά ανά συχνότητα.
Στραγγαλισμοί RF ευρείας ζώνης
Η ευρυζωνική απόδοση των τσοκ ραδιοσυχνοτήτων ευρείας ζώνης είναι το αποτέλεσμα της χρήσης υλικών πυρήνα υψηλής διαπερατότητας, όπως ο σίδηρος σε σκόνη ή ο φερρίτης. Με τα σήματα ραδιοσυχνοτήτων να ταξιδεύουν μέσω του επαγωγέα, οι απώλειες πυρήνα που εξαρτώνται από τη συχνότητα και το ρεύμα συμβάλλουν επιπλέον θερμότητα στο σύνολο που παράγεται από τον επαγωγέα. Μια απλή μέτρηση ESR (που συνήθως γίνεται σε πολύ χαμηλό ρεύμα) δεν θα καταγράψει αυτές τις απώλειες. Συνεπώς, η παραπάνω μέθοδος εκτίμησης δεν είναι εφαρμόσιμη και προβλέπει εσφαλμένα μια χαμηλότερη άνοδο της θερμοκρασίας από αυτή που θα προκύψει στην πραγματικότητα. Το πηνίο θα ζεσταθεί περισσότερο από το αναμενόμενο. Το ίδιο ισχύει για κάθε επαγωγέα που έχει πυρήνα υψηλής διαπερατότητας (φερρίτης, κονιοποιημένος σίδηρος, σύνθετος). Στην περίπτωση προϊόντων πυρήνα υψηλής διαπερατότητας, προτείνουμε να κάνετε μέτρηση της αύξησης της θερμοκρασίας του επαγωγέα υπό όλες τις συνθήκες συχνότητας και ρεύματος που μπορεί να έχουν ως αποτέλεσμα την εφαρμογή σας για τον προσδιορισμό της άνοδος θερμοκρασίας στη χειρότερη περίπτωση.