سلف چیست؟ انواع سلف الکتریکی

سلف یکی از اجزای ساده یک مدار الکتریکی است و عملکرد ساده ای دارد. با این حال، اکثر منابع سلف را به روشی ساده توضیح نمی دهند. اگر بخواهیم سلف را به زبان بسیار ساده و در سطح مقدماتی توضیح دهیم می توانیم بگوییم سلف یک سیم پیچ است که به آسانی ساخته می شود؛ فقط کافی است با یک سیم، چند حلقه مارپیچ درست کنید!

اما سلف میدان مغناطیسی نیز ایجاد می کند. این نشان می دهد که سلف رفتار جالبی دارد و می تواند کارهای متعددی انجام دهد. این محتوا شما را با سلف، نحوه عملکرد آن و انواع سلف الکتریکی آشنا می کند.

کلاس آموزش تعمیرات برد الکترونیکی در کرج یکی از دوره های معتبر در راستای یادگیری حرفه تعمیرات برد است که نه تنها مباحث مربوط به سلف، که دامنه گسترده ای از موضوعات از شناخت انواع برد و قطعات روی برد تا عیب یابی و تعمیر آن ها را به شما آموزش می دهد. برای دریافت اطلاعات بیشتر با شماره تلفن های آموزشگاه نوین البرز تماس بگیرید.

سلف چیست؟

سلف یا القاگر یکی از سه قطعه اصلی هر مدار الکتریکی می باشد که انرژی را به صورت یک میدان مغناطیسی ذخیره می کند. هر سلف از یک حلقه سیم به صورت مارپیچ ساخته شده است که این سیم ها خاصیت القایی دارند و با جریان الکتریکی مقاومت می کنند.

ظرفیت القای مغناطیسی یک سلف به طور مستقیم با تعداد دور در سیم پیچ سلف الکتریکی تناسب دارد و به شعاع سیم پیچ و نوع ماده ی که سیم پیچ در اطراف آن پیچیده می شود، بستگی دارد. موادی مانند آهن، آهن لمینت شده و آهن پودری سبب افزایش القا مغناطیسی در سلف می شوند.

شکل هسته نیز در میزان و شدت میدان مغناطیسی ایجاد شده تاثیر دارد. هسته هایی که به شکل دونات هستند (هسته توروئیدی) به نسبت هسته های میله ای با همان جنس هسته و تعداد چرخش های خاص، القاء بیشتری ایجاد می کنند. واحد اندازه گیری القاء مغناطیسی هنری است که به اختصار با علامت H نشان داده می شود.

موارد استفاده سلف

در مدارهای الکتریکی معمولی اغلب از سلف های گسسته استفاده نمی شود. بنابراین اگر مبتدی هستید، احتمالا هنوز با سلف ها برخورد نکرده اید. با این حال، سلف ها در منابع تغذیه بسیار کاربرد دارند. به عنوان مثال برای ایجاد یک مبدل buck یا boost و در مدارهای رادیویی برای ایجاد اسیلاتورها و فیلترها از سلف ها استفاده می شود.

شما همچنین می توانید سلف ها را در دستگاه ها و لوازم الکتریکی مختلف مانند میکروفون، بلندگو، بسیاری از لوازم خانگی، سیستم های صوتی، سیستم های انتقال انرژی و دستگاه های نیازمند به جریان ثابت مشاهده کنید.

معرفی انواع سلف الکتریکی

سلف الکتریکی بر اساس شاخص های متعددی مانند انواع هسته، ساختار، نوع سیم پیچی و کاربرد انواع مختلفی دارد. در ادامه با دسته بندی انواع سلف بر اساس هسته آشنا می شوید.

انواع هسته سلف

سلف ها بر اساس نوع هسته به کار رفته در آنها، به انواع مختلفی دسته بندی می شوند.

سلف با هسته چند لایه (Laminated Core Inductor)

در این نوع سلف الکتریکی از ورقه های نازک استیل که به موازات میدان مغناطیسی چیده شده اند، به عنوان هسته استفاده شده است. ورقه های استیل برای جلوگیری از جریان های گردابی بسیار مفید هستند. از این رو، اتلاف انرژی در سلف هایی که هسته چند لایه دارند، بسیار کم می باشد. سلف ها با هسته چند لایه معمولا برای ساخت ترانسفورماتور برای تولید فرکانس های بالای چندین کیلوهرتز به کار می روند.

سلف با هسته آهن (Iron Core Inductor)

در این نوع سلف از مواد فرو مغناطیسی مانند فریت یا آهن به عنوان هسته استفاده می شود. مواد فرومغناطیسی، همانطور که در بالا اشاره شد، نفوذپذیری مغناطیسی بالایی دارند. از این رو القاء مغناطیسی در سلف با هسته آهن بیشتر است. با این حال، قدرت این نوع سلف در فرکانس های بالا به دلیل پسماند مغناطیسی و هدر رفت جریان مخالف، کاهش می یابد.

سلف الکتریکی با هسته آهن کاربرد محدودی دارند و معمولا در ساخت چند نوع ترانسفورماتور استفاده می شوند.

سلف با هسته هوا (Air Core Inductor)

سلف الکتریکی با هسته هوا ساده ترین نوع سلف است که هسته ای ندارد. در واقع، هسته این نوع سلف هوا می باشد. البته از مواد عایق و غیر مغناطیسی مانند سرامیک و پلاستیک نیز می توان به عنوان هسته در این نوع سلف استفاده کرد.

 سلف با هسته هوا قدرت مغناطیسی بسیار بالا و کمترین هدر رفت سیگنال را دارد. شار مغناطیسی در سلف با هسته هوا بی نظم است. این ویژگی باعث کاهش میزان ظرفیت القاء مغناطیسی القاگر می شود.

سلف های با هسته هوا برای تولید شار بیشتر به کویل های بزرگتر مجهز می باشند. از سلف های با هسته هوا برای ایجاد فراکانس بالا مانند گیرنده های تلویزیون و هوا استفاده می شود.

سلف با هسته فریت (Ferrite Core Inductor)

سلف با هسته فریت یکی از پرکاربردترین انواع القاگر است. فریت یک ماده فرومغناطیس است که در اطراف مخلوطی از اکسید فریت و اکسیدهای منگنز- روی یا نیکل-روی ساخته می شود. این نوع سلف در دستگاه هایی که فرکانس بالا دارند، استفاده می شود تا خسارت های وارده را کاهش دهد.

فریت ها عمدتا دو نوع هستند.

فریت نرم: این ماده می تواند قطب مغناطیسی را تغییر دهد بدون اینکه نیاز به مقدار معینی انرژی مورد نیاز برای برگشت قطب مغناطیسی باشد.

فریت سخت: فریت سخت قطب مغناطیسی خود را حتی بعد از از بین رفتن میدان مغناطیسی، حفظ می کند. فریت سخت به آهنربای دائمی نیز شناخته می شود.

در سلف هایی که هسته فریتی دارند، میزان نفوذپذیری هسته متاثر از ماده فریت است و از 20 تا 15000 متغیر می باشد. این موضوع نشان می دهد که القاء با هسته فریت بسیار بیشتر از القاء با هسته هوا می باشد.

سلف بر پایه بوبین (Bobbin based inductor)

سلف الکتریکی بر پایه بویین نوعی سلف می باشند که روی بویین استوانه ای بسته می شوند. جنس هسته در این نوع سلف فریت است. بنابراین، ویژگی های آن مشابه سلف هسته فریت می باشد. این نوع سلف ها به دو نوع سرب محوری و سرب شعاعی دسته بندی می شوند. از سرب محوری برای نصب افقی روی صفحه pc و از سرب شعاعی برای نصب عمودی بر روی روی صفحه pc استفاده می شود.

سلف ها بر پایه بوئین اغلب بر روی بردهای مدار چاپ کاربرد دارند.

سلف حلقوی (Toroidal Inductor)

در سلف حلقوی، یک سیم به دور یک هسته دونات شکل پیچیده می شود. مواد هسته فریت، آهن پودر یا سایر مواد فرومغناطیس است.

طرز قرار گرفتن این سلف ها در مدار به گونه ای است که کمترین تلفات را در شار مغناطیسی ایجاد می کنند. علاوه بر این، سلف های حلقوی در جاهیی که فرکانس پایین دارند، انتقال انرژی را بهتر و با مقادیر اندوکتانس بالاتر انجام می دهند. از سلف الکتریکی حلقوی بیشتر در دستگاه های پزشکی، تنظیم کننده های سوئیچینگ، تهویه مطبوع، مخابرات، آلات موسیقی و … استفاده می شود.

سلف با هسته آهن پودر شده (Iron Powder Inductor)

سلف با هسته پودر آهن مغناطیسی جزء القاگرهای قیمت مناسب موجود در بازار هستند. هسته در این نوع سلف، مواد مغناطیسی به همراه شکاف های هوایی است. این نوع سلف انرژی را بهتر ذخیره می کند و هدر رفت جریان گردابی و هسته ای کمتری دارد. سلف با هسته پودر آهن همچنین از پایداری القایی مناسبی برخوردار می باشد.

سلف متغیر (Variable Inductor)

سلف الکتریکی متغیر با حرکت هسته مغناطیسی در داخل و خارج سیم پیچ ساخته می شود. سلف های متغیر قابلیت تنظیم مقدار القاء را دارند.

هسته این نوع سلف از مواد فرومغناطیسی مانند فریت است که با حرکت مواد هسته در مرکز سیم پیچ می توان اندوکتانس را افزایش داد. القاگر های متغیر از 10 میکروگرم تا 100میکروگرم متغیر هستند. البته در سالهای اخیر به دلیل پیشرفت تکنولوژی، سلف های متغیر از 10 نانومتر تا 100 میلی آمپر متغیر می باشند. از سلف های متغیر غالبا در برنامه های رادیویی با فرکانس بالا که نیاز به تنظیم میزان القاء است، استفاده می شود.

سلف سرامیکی چند لایه (Multi-layer Ceramic Inductors)

هسته در سلف های سرامیکی چند لایه غالبا از فریت یا مواد سرامیکی ساخته می شود. هر چه تعداد دورهای سیم پیچ بیشتر باشد، اندوکتانس بیشتر می شود. در این نوع سلف ظرفیت بین سیم ها و نیز القاء سلف افزایش می یابد. با دادن فرکانس های کاری پایین به سلف های سرامیکی چند لایه می توان نتایج اندوکتانس بالاتری را بدست آوریم.

بیشترین کاربرد سلف های سرامیکی چند لایه شبکه های محلی بی سیم، بلوتوث و سیستم های ارتباطی سیار می باشد.

سلف فیلم (Film Inductor)

هسته در این نوع سلف الکتریکی یک فیلم رسانا که شکل داده شده است می باشد تا خصوصیات هادی مورد نیاز را داشته باشد. سلف فیلم معمولا به عنوان منبع تغذیه در اسمارت فون ها و موبایل ها کاربرد دارد.

سلف مقاومتی

سلف مقاومتی یکی از رایج ترین انواع القاگر است که برای حذف نویز و فیلترینگ کاربرد دارد. سلف های مقاومتی همچنین در رنج های پرکاربرد و ثابت در پکیج DIP شبیه یک مقاومت می باشند.

سلف در موبایل

القاگرهای به کار رفته در گوشی های تلفن همراه از نوع SMD (سلف سیم بند یا سیم پیچ) است که مانع از ایجاد جریان متناوب با نوسانات منفی و مثبت سینوسی می شوند. سلف های SMD در بالای یک برد مدار چاپی روی پدهای دارای خمیر لحیم کاری قرار می گیرند و سپس با جریان مجدد لحیم می شوند. سلف ها در موبایل مانند فیلتر عمل می کنند و تنها اجازه ورود جران مستقیم DC به درون دستگاه را می دهند.

سلف در موبال با واحد میکروهانری تا پیکوهانری اندازه گیری می شود. همچنین، این نوع سلف می تواند با هسته یا بدون هسته باشد.

انواع سلف بر اساس کاربردها

سلف ها موارد مصرف متعددی دارند و بر اساس نوع کاربرد، طراحی های مختلفی دارند. به طورکلی، القاگرها بر اساس کاربرد به سلف های چند لایه، سلف های قدرت، سلف جفت شده، سلف های لایه نازک و سلف های قالبی دسته بندی می شوند.

سلف چند لایه

القاگرهای چند لایه از چندین لایه سیم که بر روی هم زخمی شده اند، تشکیل می شوند. تعداد بالای چرخش های سیم پیچ درسلف های چند لایه سبب افزایش اندوکتانس می شود. البته این ویژگی کاهش ضریب القاء را نیز به دنبال خواهد داشت که می توان با استفاده از مواد دی الکتریک سرامیکی این مسئله را بهبود بخشید.سلف های چند لایه در پکیج های SMD عرضه می شوند و عمدتا در دستگاه های ارتباطی سیار کاربرد دارند.

سلف قدرت

سلف های قدرت به طور خاص برای مقاومت در برابر جریان بالا بدون رسیدن به ناحیه اشباع مغناطیسی طراحی شده اند. زمانیکه جریان اشباع زیاد می شود، میدان مغناطیسی سلف افزایش می یابد که باعث ایجاد تداخل الکترومغناطیسی (EMI) می گردد. برای جلوگیری از این اتفاق و کاهش EMI، سلف های قدرت را با محافظ مناسب نصب می کنند.

سلف های قدرت از چند آمپر تا چند صد آمپر و در پکیج های SMD یا سوراخ عرضه می شوند.

سلف جفت شده

دو سیم پیچ در اطراف یک هسته تشکیل یک سلف جفت شده را می دهند. با تغیر شار مغناطیسی ناشی از سیم پیچ اول، جریان EMF در سیم پیچ دوم القا می شود. به این پدیده اندوکتانس متقابل می گویند. از آنجاییکه هر دو سیم پیچ از نظر الکتریکی ایزوله هستند، سلف جفت شده قابلیت جداسازی الکتریکی بین دو مدار را دارد.

سلف های جفت شده با توجه به نسبت سیم پیج، کاربردهای مختلفی داند. به عنوان مثال، سلف های نسبت سیم پیچ 1:1 اغلب به منظور جداسازی الکتریکی یا بالا بردن اندوکتانس سری کاربرد دارند.

سلف لایه نازک

القاگر لایه نازک یک اثر مارپیچ شکل رسانا از مس  است که بر روی یک بستر از فریت نازک قرار می گیرد. این نوع سلف به دلیل طراحی خاصی که دارد، بسیار در برابر لرزش پایدار و مقاوم است. سلف های لایه نازک به دلیل ابعاد جمع و جور و کارایی بالا معمولا در دستگاه های ارتباطی سیار، شبکه های بی سیم و منابع تغذیه استفاده می شوند.

سلف قالبی

سلف های قالبی معمولا توسط عایق های پلاستیکی یا سرامیکی قالب گیری می شوند و در شکل های میله ای و استوانه ای موجود می باشند.

سایر دوره های مرتبط در آموزشگاه نوین البرز که کارآموزان میتوانند در آن ها شرکت کرده و از مهارت تعمیر برد در آن استفاده کنند عبارتند از آموزش تعمیرات موبایل در کرج ، آموزش تعمیرات لوازم خانگی در کرج و آموزش تعمیرات پکیج در کرج که هر کدام بخش تعمیر برد جداگانه ای دارند. مهارت آموز می تواند در این رشته ها فعالیت کرده و به درآمد های خوبی نیز برسید.