Aumento de corriente, potencia y temperatura
Los inductores generalmente no están clasificados por potencia, sin embargo, se puede estimar una aproximación de la capacidad de manejo de energía de un inductor de chip con núcleo de aire o de núcleo cerámico utilizando las especificaciones de la hoja de datos para corriente y resistencia. Ejemplo: 1 μH, el inductor de chip tiene una clasificación Irms de 48{{ 13}} mA y una clasificación DCR máxima de 1,2 ohmios. La clasificación Irms corresponde a un aumento de temperatura de 15 grados por encima de la temperatura ambiente. La temperatura ambiente máxima permitida es 125 grados, por lo que el aumento de temperatura de 15 grados permite una temperatura parcial máxima de ~(125 + 15) {{10}} grados. Para estimar la capacidad de energía, calcule Irms2 × DCR . Si asumimos que la DCR nominal es el 80 % de la DCR máxima especificada, el cálculo es: (0,48 A)2 × (0,8 × 1,2 ohmios)=0.221 W=221 mW. Por lo tanto, aproximadamente 221 mW de potencia hace que la temperatura de este inductor aumente ~15 grados. En frecuencias de RF, la ESR es mucho más alta que la DCR. Por lo tanto, la cantidad de corriente que provoca el mismo aumento de temperatura se reduce significativamente. Por ejemplo, si la señal de RF es de 100 MHz, la ESR del inductor es de 8,14 ohmios (casi siete veces la resistencia de CC), por lo que la corriente CA Irms que corresponde a la misma potencia (y por lo tanto al aumento de temperatura) es solo ~161 mA como opuesto a la clasificación de 480 mA en CC. Esta estimación puede ser errónea si hay pérdidas dependientes de la corriente en el inductor u otros mecanismos de pérdida a mayor frecuencia que no forman parte de la medición de ESR de baja corriente.
Potencia disipada por el inductor.
El propósito del inductor en una T de polarización, como se muestra en la figura siguiente, es proporcionar una polarización de CC al amplificador mientras se bloquea la entrada de la señal de RF de alta frecuencia a la fuente de CC. Idealmente, cualquier señal de RF aplicada a la línea de polarización es filtrada por el inductor en serie. Para esta discusión, supongamos un inductor sin pérdidas (por ejemplo, núcleo de aire o núcleo cerámico) para el cual sólo existen pérdidas de cobre (CA y CC): pérdidas sin núcleo.
La potencia CC total disipada por el inductor es:Pdc=Idc2 × DCRLa potencia CA total disipada por el inductor es:Pac=Irms2 × ESRdonde:Idc es la corriente CC que pasa por el inductor.Irms es la magnitud de la corriente CA (señal de RF) a través del inductor (probablemente baja si el inductor es casi ideal). DCR es la resistencia de CC del inductor. ESR es la resistencia en serie efectiva del inductor a la frecuencia de la señal de RF (asumiendo solo una frecuencia de RF única). La potencia total (CC y CA) disipada por el inductor es: Ptotal=Pdc + PacorPtotal=Idc2 × DCR + Irms2 × ESRA Como se ilustran, en el caso más simple de una señal de CA de frecuencia única en la línea de RF, para determinar la potencia de CA disipada por el inductor, se debe conocer la ESR del inductor a la frecuencia de RF y el valor Irms de la corriente de RF a través del inductor. Para filtrar señales de ruido multifrecuencia más complicadas, la potencia de CA total disipada por el inductor es la suma de todas las contribuciones de Irms2 × ESR, donde la ESR varía para cada contribución según la frecuencia.
Choques de RF de banda ancha
El rendimiento de banda ancha de las bobinas de RF de banda ancha es el resultado del uso de materiales centrales de alta permeabilidad, como hierro en polvo o ferrita. Con las señales de RF que viajan a través del inductor, las pérdidas del núcleo dependientes de la frecuencia y de la corriente contribuyen con calor adicional al total producido por el inductor. Una simple medición de ESR (generalmente realizada con una corriente muy baja) no capturará estas pérdidas. Por lo tanto, el método de estimación anterior no es aplicable y predice incorrectamente un aumento de temperatura menor que el que realmente resultará. El inductor se calentará más de lo esperado. Lo mismo ocurre con cualquier inductor que tenga un núcleo de alta permeabilidad (ferrita, hierro en polvo, compuesto). En el caso de productos centrales de alta permeabilidad, sugerimos realizar una medición del aumento de temperatura del inductor bajo todas las condiciones de frecuencia y corriente que puedan resultar en su aplicación para determinar el peor aumento de temperatura en el caso.