_بخش مقایسه بین قطعات الکترونیکی DIP و THT
مقایسه بین DIP سلف محوری و THT سِلف (inductor )
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
THT سِلف (inductor )
نکته : هر گاه از یک سیم جریان عبور کند در اطراف سیم یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود . اگر مقدار جریان ثابت باشد ، شدت میدان مغناطیسی در هر نقطه از اطراف سیم ثابت خواهد بود . همچنین در این حالت جهت میدان مغناطیسی نیز همواره ثابت خواهد بود . اما در صورتی که مقدار جریان متغیر باشد ، در اطراف سیم یک میدان مغناطیسی متغیر ایجاد خواهد شد . یعنی در این حالت شدت و جهت میدان مغناطیسی پیوسته تغییر می کند . اما در هر حال شدت میدان مغناطیسی ایجاد شده ، در هر لحظه در نزدیکی سیم بیشتر است و هر چه از سیم دورتر شویم میدان مغناطیسی ضعیف تر می شود . حال اگر یک سیم راست را پیچیده و به شکل فنر درآوریم ، با عبور جریان از آن ، میدان مغناطیسی اطراف حلقه های این سیم پیچ با هم جمع شده و یک میدان مغناطیسی قوی تر را تشکیل می دهند که این میدان مغناطیسی شبیه به میدان مغناطیسی اطراف یک آهن ربای دائم می باشد . به این سیم پیچ ، بوبین یا THT سِلف نیز می گویند.
جهت میدان مغناطیسی ایجاد شده در اطرافیک سیم راست حامل جریان را می توان از قانون دست راست بدست آورد . بر اساس این قانون اگر مطابق الکترونیک سیم راست حامل جریان را به گونه ای در دست راست بگیریم که انگشت شست در جهت جریان باشد ، جهت خم شدن چهار انگشت دیگر ، جهت میدان مغناطیسی در اطراف سیم را نشان می دهد . برای تعیین جهت میدان مغناطیسی در داخل یک سیم پیچ نیز می توان از قانون دست راست استفاده کرد . بر اساس این قانون اگر سیم پیچ را طوری در دست راست بگیریم که جهت چهار انگشت در جهت جریان باشد ، انگشت شست جهت میدان مغناطیسی در داخل سیم پیچ را نشان می دهد . فلش های موجود در جهت جریان در سیم پیچ را نشان می دهد. معمولاً سیم ها را بر روی هسته می پیچند . هسته می تواند از جنس مواد مغناطیسی و یا غیر مغناطیسی باشد . در مواردی که میدان ایجاد شده توسط سیم پیچ به اندازه کافی قوی باشد از هسته های غیر مغناطیسی یا همان مواد عایق استفاده می کنند و در سایر موارد از هسته های مغناطیسی استفاده می شود . استفاده از هسته های مغناطیسی باعث می شود که کلیه خطوط میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سیم پیچ از داخل سیم پیچ گذشته و تلفات خطوط میدان به حداقل برسد و در نتیجه سبب قوی تر شدن میدان مغناطیسی می شوند . در مواردی که نیازی به هسته های مغناطیسی نباشد و سیم پیچ به اندازه کافی ضخیم باشد به طوری که بتواند حالت خود را حفظ کند ، می توان از هسته استفاده نکرد و یا به عبارتی هسته در این حالت هوا خواهد بود . به سیم پیچ هایی که دارای هسته فلزی هستند و تعداد دور استانداردی سیم دارند ، در اصطلاح چوک ( Choke ) می گویند . مانند چوک که معمولاً به اشتباه آن را ترانس می گویند .
زمانی که از یک هادی جریان متناوبی عبور می کند در یک نیم سیکل جریان متناوب ، یک میدان مغناطیسی در اطراف سیم پیچ ایجاد می شود و سپس به تدریج از بین می رود . در نیم سیکل بعدی نیز میدان مغناطیسی در جهت مخالف ایجاد می شود و سپس به تدریج از بین می رود و این روند ادامه می یابد . زمانی که میدان مغناطیسی در حال ایجاد شدن است ، خطوط میدان مغناطیسی از مرکز هادی به طرف خارج گسترش می یابد و میدان مغناطیسی در حال گسترش به وسیله هادی قطع می شود و در نتیجه در دو سر هادی ولتاژی القا می شود . با کم شدن میدان مغناطیسی و قطع شدن خطوط میدان توسط هادی ، مجدداً ولتاژی در هادی القا می شود .
اندوکتانس سیم پیچ : در مورد اندوکتانس سیم پیچ باید گفت که اندوکتانس مهمترین مشخصه یک سیم پیچ و در حقیقت یکی از خصوصیات فیزیکی یک سیم پیچ است که مقدار آن وابسته به جنس هسته سیم پیچ ، تعداد دور سیم پیچ ، طول سیم پیچ و سطح مقطع سیم پیچ است و طبق تعریف ، اندوکتانس هر سیم پیچ نشان می دهد که به ازای یک آمپر در ثانیه تغییر در جریان ، چند ولت در سیم پیچ القا می شود . مقدار اندوکتانس هر سیم پیچ از رابطه زیر محاسبه می شود.که در این رابطه µ پرمابلیته هسته و یا قابلیت نفوذپذیری هسته بر حسب هانری است و نشان دهنده توانایی هسته در متمرکز کردن خطوط میدان مغناطیسی در درون هسته است . پرمابلیته همه اجسام را نسبت به پرمابلیته هوا می سنجند . به این ترتیب که پرمابلیته هوا را یک فرض کرده و پرمابلیته دیگر اجسام را نسبت به آن می سنجند . یعنی به هر جسمی یک عدد به نام ضریب پرمابلیته نسبت می دهند که این عدد نشان دهنده این است که پرمابلیته این جسم چند برابر پرمابلیته هواست و از ضرب این عدد در پرمابلیته هوا ، پرمابلیته آن جسم بدست می آید. در رابطه فوق همچنین A سطح مقطع هسته بر حسب متر مربع ، N تعداد دور سیم پیچ و l طول سیم پیچ بر حسب متر می باشد . یعنی میزانولتاژ القایی برابر است با حاصلضرب اندوکتانس سیم پیچ در تغییرات لحظه ای جریان نسبت به زمان .اما زمانی که یک سیم پیچ در یک مدار DC قرار می گیرد به دلیل ثابت بودن میدان مغناطیسی اطراف سیم پیچ ، ولتاژی در دو سر سیم پیچ القا نمی شود و تنها تأثیر آن در مدار ، در لحظات باز و بسته شدن مدار می باشد که در این زمانها ، ولتاژی در دو سر سیم پیچ القا می شود بطوری که با افزایش و کاهش جریان در سیم پیچ مخالفت می کند . البته خود سیم پیچ یک مقاومت اهمی نیز دارد که به دلیل ناچیز بودن مقدار آن ، معمولاً از آن صرفنظر می شود . اما زمانی که یک سیم پیچ در یک مدار AC قرار می گیرد به دلیل متغیر بودن میدان مغناطیسی اطراف سیم پیچ ، همواره یک ولتاژ القایی متغیر که نسبت به ولتاژ داده شده به سیم پیچ 180 درجه اختلاف فاز دارد در دو سر سیم پیچ ایجاد می شود که این ولتاژ القایی همواره سبب کاهش جریان می گردد درست مانند اینکه یک مقاومت اهمی در مدار وجود دارد و جریان را تضعیف می کند . این مقاومت سیم پیچ در برابر جریان را مقاومت القایی سیم پیچ می گویند و آن را با XL نمایش می دهند . مقدار مقاومت القایی به اندوکتانس سیم پیچ و فرکانس جریان عبوری از سیم پیچ بستگی دارد . مقدار مقاومت القایی از رابطه زیر بدست می آید . در این رابطه XL مقاومت القایی سیم پیچ بر حسب اهم ، 2π عدد ثابت ، F فرکانس جریان عبوری از سیم پیچ بر حسب هرتز و L اندوکتانس سیم پیچ بر حسب هانری است .
نحوه تست سِلف THT با مولتی متر:
برای تست سلف THT سرامیکی مولتی متر دیجیتال در حالت بوق یا بازر قرار میدهیم ، یک سلف THT سرامیکی سالم در حالت بوق ممتد از مولتی متر عدد ۱ را نمایش میدهد. نمایش عدد در حالت بوق نشانه سالم بودن مقاومت داخلی سلف THT سرامیکی یا هانری میباشد . اگر سلف THT سرامیکی با تست بازر بوق ممتد زد ولی نمایش عدد نداشتیم سلف THT سرامیکی معیوب میباشد.
DIP سِلف محوری (inductor )
نکته :سِلف محوری (Axis_inductor) یک تقویت کننده ولتاژ خود نوسانگر است و معمولاً برای راه اندازی با بار کم استفاده می شود.از سِلف محوری (Axis_inductor) برای جلوگیری از عبور سیگنال با فرکانس زیاد نیز استفاده می شود؛ زیرا القاگر، جریان مستقیم را می گذرانَد، امّا مانع از گذر جریان متناوب با فرکانس زیاد می شود.
سِلف محوری (Axis_inductor) در برابر تغییر جریان (AC) مقاومت می کنند اما به راحتی اجازه عبور جریان DC را می دهند. این توانایی برای مقابله با تغییرات جریان و رابطه بین جریان جریان و شار مغناطیسی بسیار مهم است. سِلف محوری (Axis_inductor) به عنوان سلف های ثابت با هدف خفه یا سرکوب سیگنال های جریان متناوب با فرکانس بالا (AC) ، از جمله سیگنال های دستگاه های فرکانس رادیویی (RF) ، و عبور سیگنال های با فرکانس پایین و DC طراحی شده اند. به طور دقیق ، در حالت ایده آل ، یک سِلف محوری (Axis_inductor) یک سلف است که تمام فرکانس ها را رد می کند و فقط DC را عبور می دهد. برای دستیابی به این هدف ، سِلف محوری (Axis_inductor) باید دارای امپدانس بالایی در محدوده فرکانس هایی باشد که برای فیلتر طراحی شده است.
در سِلف محوری (Axis_inductor) هر چه فرکانس بالاتر باشد ، امپدانس بالاتر است ، بنابراین یک سیگنال با فرکانس بالا با مقاومت برابر (امپدانس) مواجه می شود که عبور آن را از طریق سِلف محوری (Axis_inductor) مسدود می کند. سیگنال های با فرکانس پایین و DC با کاهش جریان و ولتاژ کم عبور می کنند.سِلف محوری (Axis_inductor)به طور معمول با سیم پیچ عایق بندی شده (روکش دار آبی یا سبز رنگ) روی هسته مغناطیسی از ماده فریت که روی سیم پیچ خورده است ، ساخته می شوند. آنها غالباً به منظور کاهش ظرفیت خازنی خود در الگوهای پیچیده استفاده می شوند.
نحوه تست سِلف محوری (Axis_inductor) با مولتی متر:
برای تست سِلف محوری (Axis_inductor) مولتی متر دیجیتال در حالت بوق یا بازر قرار میدهیم ، یک سِلف محوری (Axis_inductor) سالم در حالت بوق ممتد از مولتی متر عدد ۱ را نمایش میدهد. نمایش عدد در حالت بوق نشانه سالم بودن مقاومت داخلی سِلف متغیر یا هانری میباشد .
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک