インダクタ-それらは何のために使用されますか?[閉まっている]


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インダクタは実際にいつ使用されますか?物理的特性を考慮すると、通常、要素を回路に実装するのは非常に難しいことを読みました。また、インダクタを回路に配置する場合、実際にはそれらを平らに配置し、平面上でコイルを巻き付ける実装方法がありますが、明らかにあまり一般的ではないことを読みました。

いくつかのワイヤレスアプリケーションでインダクタが少し使用されているのを見てきましたが、それ以外のことはあまりありません。インダクタはフィルターに使用できることは知っていますが、より正確で容易に入手できるコンデンサも使用できます。

要するに、インダクタは実際に何に使用されるのですか?


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インダクタとは何か、その目的は尋ねるのがより適切かもしれませんが、その用途は広すぎます。
イアンコビッチ

私はインダクタが何であるかを知っており、一般的に、電流/電圧特性の用語は、それらがどのように動作するかを知っています。私は彼らが何に使われていたのか興味がありました。すべてのアプリケーションではなく、いくつかのアプリケーションを探していました。
sherrellbc

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コンデンサの用途を理解していますか?インダクタは、電気二重のコンデンサは電圧に何をすべきか、インダクタ、コンデンサを並列になり、現在に行う以外、インダクタなど、直列になり、コンデンサの、と非常に似てもののために使用されている
フィル・フロスト

回答:


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良い質問..一般的な用途の1つはフィルターです。コンデンサは高周波信号を容易に通過させますが、低周波信号には抵抗します。インダクタは反対のことを行います。低周波数を容易に通過させ、高周波数を妨害します。実際、ほとんどのスピーカーエンクロージャー内には、低周波エネルギーをウーファーに渡すためにウーファーに使用されるインダクターがあり、トゥイーターにはコンデンサーが使用され、高周波エネルギーをツイーターに渡します。

そこにインダクタを使用する理由は、高周波エネルギーを「消費」または「浪費」せず、通過をブロックするだけであるため、代わりにエネルギーがコンデンサを通過してツイーターに到達できるからです。

一般に、インダクタの動作はコンデンサの動作と二重であるため、一方を必要とするほとんどの機能は、他方を使用して実装できますが、配置は異なります。しかし、それは必ずしも真実ではありません。たとえば、低周波エネルギーのみを受信する場合は、抵抗を挿入し、その後にコンデンサを接地します。高周波エネルギーはコンデンサを介して「短絡」し、抵抗器の電圧の大部分を低下させ(高周波信号を熱に変えます)、コンデンサの振幅はほとんど残りません。情報だけが必要な場合は問題なく動作します。したがって、高周波エネルギーを浪費しても構いません。しかし、スピーカーの場合は、スピーカーボックスにその高エネルギーを取り込むのに多くの作業が必要でした。エネルギーを失うことなく!

これにより、抵抗器とコンデンサおよびインダクタの根本的な違いが生じます。抵抗器は、それらの両端の電圧とそれらを通る電流を熱に変換します。しかし、コンデンサとインダクタはそうではありません!理想的なバージョンでは、電気エネルギーを熱に変換しません。実際のものは、それらの両端の電圧の何パーセントかを流れる電流を熱に変えますが、その割合は電圧/電流の周波数によって異なります。

インダクタのもう1つの一般的な使用法は、発振器です。インダクタとコンデンサが両端で接続されていることを想像してください。両方がまったく同じ量に抵抗する周波数があります。これは、組み合わせの共振周波数と呼ばれます。開始すると、コンデンサの電圧により、電圧がゼロになるまでインダクタに電流が流れますが、インダクタはその電流を流し続けたいため、コンデンサを充電します、しかし、以前とは反対の電圧に。電流がゼロに達すると、コンデンサは再び電流を強制し始め、それは蓄積しますが、前とは逆方向に..同じことが繰り返されます。

インダクタとコンデンサが完全であれば、これは永遠に続きます。しかし、どちらもわずかなエネルギーを失い、熱に変わります。したがって、電圧と電流は繰り返しごとに少なくなります。発振器は、各サイクル後に失われたエネルギーを補充する方法です。

3番目の一般的な用途は、特にスイッチング電源でのエネルギー貯蔵デバイスです。その場合、DC電源の機能は連続電流を供給することです。また、入力電圧源と出力電圧の間を行き来する機能も備えています。そのため、高周波をブロックするという事実は、その両端の電圧が突然変化しても、そこを流れる電流は変化しないように見える可能性があります。したがって、電圧を非常に高く、ゼロ、非常に高く、ゼロにすばやく変更すると、電流は上昇し始め、その後下降し始めますが、2つの電圧のいずれかを短時間では、電流はどちらの方向にもほとんど変化しません。低くするのと同じ期間に高くした場合、その後、電流は平均化されて安定します。その電流が電源から取り出される電流と一致する場合、電源の出力電圧は一定のままになります。ここで、高電圧を接地よりも少し長くしたままにしておくと、多くの繰り返しの過程で電流がゆっくりと増加することを想像してください。負荷に同じ電流が流れ続けると、余分な電流が出力とグランドの間のコンデンサを充電するため、電源の出力電圧がゆっくりと上昇します。これが、スイッチング電源がインダクタを使用して大きな入力電圧を小さな出力電圧に変更する方法です。出力電圧を検出し、目的の電圧と比較し、高い入力電圧とグランドに対してインダクタに与えられる時間を調整する回路があります。

一般的な使用法は3つだけです。しかし、一部のエキゾチックな回路は、奇妙な方法でインダクタの伝達関数を使用します(たとえば、古いレーダーで「ステアリング」回路の一部として、発信エネルギーが敏感な受信機を吹き飛ばさないようにする) )。「ジャイレータ」も参照してください。これにより、コンデンサが回路のようにインダクタのように見えます(逆も同様です)。


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@echad Iは、長い答えが大好きです。
スティーブンメルビン

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コンデンサに蓄えられたエネルギーは、入ったときとは反対の方向に再び出てきます。

インダクタに蓄積されたエネルギーは、入ったときと同じ方向に出ます。

これにより、特定の周波数でコンデンサとインダクタの間でエネルギーが循環する共振LC回路を構築できます。これは、無線受信機回路の従来の基盤です。

LCフィルターは、R​​Cフィルターよりも通過する信号から失われるエネルギーが少なくなります。

また、電流パルスをインダクタに送り、特定のターゲットDC値に効果的にフィルタリングすることにより、ほぼ損失のない電源電圧変換「ブースト」および「バック」コンバータを構築できます。


私は前に降圧コンバーターに関する回路の質問を見たことがありますが、それを調べることはできませんでした。電流が変化したとき(たとえば停止したとき)、インダクタの反対電圧(逆起電力)はどれくらい持続しますか?発生する磁場は比例するので、インダクタンスと、おそらくその時点での電流に比例することを想像します。とにかく、逆起電力はおそらく非常に急速に減衰するため、パルスはかなり速くする必要があります。
sherrellbc

私はあなたが反対/同じ方向に流れるエネルギーについてあなたが何を意味するのか理解するのに苦労しています。多分それはs / energy / current /でもっと理にかなっていますか?
フィルフロスト

反対方向/同じ方向に流れる電流の方が理にかなっているかもしれませんが、電流の保存について話すのは意味がありません。これに関する正確で正確なメタファーを数行に収めることは非常に困難です。
pjc50

@ pjc50よく、コンデンサは電圧の変化に抵抗し、それを行うために必要な電流(どちらの方向でも)を生成します。インダクタも同じことを行いますが、電流と電圧が交換されます。コンデンサの電流はインダクタの電流に類似していないため、それぞれの電流について考えようとするのは難しいと思います。しかし、電圧は。つまり、誘導キックは、あなたが説明するように、電流がコンデンサに流れるように、「反対方向に出る」電圧です。
フィルフロスト

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また、機能するためにインダクタ(ワイヤのコイル)を使用するデバイスも考えてみましょう。前にこれらのことを見たことがあるに違いない。

リレー、ソレノイド、スピーカー(ヘッドフォンを含む)、ムービングコイルマイク、変圧器、電磁石、モーターなど

ここに画像の説明を入力してください

ほんのいくつかの例。


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この単純化されたスイッチングレギュレータを考えてみましょう。

ここに画像の説明を入力してください

MOSFET Q1に加えられた方形波は、Vinを方形波にチョップし、それをL1-C1フィルターに加えます。(D1はQ1のオフ時間中にインダクタ電圧をクランプし、スイッチングノードが出力に対して過度に負になるのを防ぎます。)この方形波の平均は負荷に供給されるエネルギーになりますが、ほとんどの負荷はそうではありません鋭いエッジを持つ脈動DCのような。インダクタは、電流の上昇速度をはるかに低い値に減速し、エネルギーを蓄えるので、スイッチがオフのとき、コンデンサと負荷にエネルギーを供給します。コンデンサには、Q1の状態に関係なく常に制御された充電電流が流れるため、出力はDC(DC信号に乗った非常に小さな三角形のAC信号)に近似します。

方形波を適切なDC出力に変えるのは、電流フィルタリング(インダクタによって提供される)と電圧フィルタリング(コンデンサによって提供される)のこの組み合わせです。インダクタがC1の充電と放電の速度を制御しないと、出力はレギュレータの方形波入力とは異なりません。Q1がオンのときコンデンサが突然Vinに充電され、Q1のとき急速に放電するため、大電流が流れます。 C1の両端の電圧を維持するのに役立つ電流源がないため、オフです。


Q1と指定されたコンポーネントに名前を付けることはできますか?
スティーブンメルビン

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異なる電圧の2つのノードを接続する場合は、電流を何らかの方法で制限する必要があります。そうしないと、大きなスパイクが発生します。インダクタは、抵抗器のように(ほとんど)熱として燃やさずに電流の流れを制限します。基本的に、短時間の巨大な電流パルスを取得する代わりに、同じ平均電流がより長い時間にわたって広がります。これにより、電力伝送全体のRMSが低下し、熱損失とEMI / RFIノイズが減少します。

このため一般的なアプリケーションは、電源装置を含む、DC / DCコンバータAC / DCコンバータAC / AC変換器、及びDC / ACコンバータ。基本的に、ある電圧から別の電圧に変換するときはいつでも、接続が行われたときに大きな電流スパイクが発生する危険があります。インダクタは電流の流れを制限し、これらのスパイクを除去します。

チョークは、予期しない電流スパイクが機器に影響を及ぼすのを防ぐために、予測不可能な信号のフィルターにも役立ちます。この種類のインダクタは、ニーズに応じてさまざまなサイズで入手できます。


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簡単に言えば、インダクタは

  1. 誘導EMF(発電機、逆給電、変圧器用)
  2. 磁気

全体の目的はインダクタンス、つまり磁気であり、したがってコアは異なります。あなたは物理学の観点からこれを見なければなりません、あなたを見つめて答えてください。エレクトロニクスは、その応用面にすぎません。

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