Экранированная катушка индуктивности (стр. 1 из 4)

Министерство образования и науки Украины

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Кафедра ПЭЭА

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: “Элементная база ЭА”

на тему: “Экранированная катушка индуктивности (индуктивность, мкГн – 215; диапазон регулировки индуктивности, % -

5; рабочая частота, МГц – 0,5)”

2009

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Анализ технического задания

1.1 Анализ условий эксплуатации

1.2 Обоснование дополнительных требований и параметров

2. Обзор аналогичных конструкций

3. Электрический и конструкторский расчет

3.1 Выбор материала и обоснование конструкции

3.2 Расчет числа витков

3.3 Расчет оптимального диаметра провода

3.4 Расчет фактических параметров катушки

3.5 Расчет добротности катушки

3.6 Расчет температурного коэффициента индуктивности

4. Описание конструкции

Паспорт катушки индуктивности

Выводы

Список использованной литературы

Введение

Катушка индуктивности относится к моточным изделиям радиоэлектронных средств и является важным элементом, без которого не может обойтись большая часть радиоэлектронных устройств. Функционирование катушки индуктивности определяется эффектом взаимного перехода энергии электрического поля источника напряжения, приложенного к ее выводам, в энергию магнитного поля, охватывающего контур катушки, и обратно под действием протекающего по контуру катушки электрического тока. Величина индуктивности определяется конструкцией токопровода и его размерами.

В настоящее время четко прослеживается процесс миниатюризации электронных средств, что требует создания миниатюрных катушек индуктивности. Однако уменьшение размеров катушек встречает определенные трудности, связанные с увеличением потерь в элементах конструкции и уменьшении добротности при уменьшении габаритов. В отдельных случаях, где это возможно, катушки индуктивности заменяют их аналогами – элементами на поверхностных акустических волнах (ПАВ) и гираторами – специальными радиоэлектронными схемами, в которых определенными мерами создается отставание на

тока в гираторе по отношению к приложенному к нему напряжению.

Очевидно, что полный отказ от применения катушек индуктивности при производстве радиоэлектронной аппаратуры невозможен. Поэтому перспективы развития катушек индуктивности связаны с разработкой новых материалов, имеющих высокие электромагнитные свойства и стабильность, превосходящие существующие, а также развитием конструкции и технологии изготовления этих изделий. В данном курсовом проекте будем проектировать экранированную катушку индуктивности.

1. Анализ технического задания

Заданием данного курсового проекта является проектирование экранированной катушки фильтра промежуточной частоты (ФПЧ) диапазона УКВ бытового приёмника со следующими параметрами:

Индуктивность, мкГн – 215

диапазон регулировки индуктивности, % –

5

рабочая частота, МГц – 0.5

обеспечить температурную стабильность

годовая программа выпуска, тыс. шт. – 10000

Данная величина индуктивности и подстройка ее величины в интервале от 204,75 мкГн до 225,75 мкГн (

5%) может быть реализована однослойной намоткой на каркас с магнитным сердечником, изменяя положение которого относительно обмотки можно достичь указанных пределов изменения индуктивности.

1.1 Анализ условий эксплуатации

Условия эксплуатации поУХЛ 4.2 предусматривают работу изделия в диапазоне температур от

до .

Для выбора направления проектирования произведем обзор аналогичных конструкций. Общие нормы климатических воздействий на РЭА для исполнения УХЛ приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Общие нормы климатических воздействий на РЭА

Исполнение	Категорияразмещения	Воздействия температуры, °С					Воздействия относительной влажности, %
		Рабочие			Предельные		98% при 25°С
		Верхн.	Нижн.	Ср.	Верхн.	Нижн.
УХЛ	4.2	+35	+10	+20	+40	+1

Проектируемая катушка должна выдерживать нормативные воздействия, приведенные в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Бытовая РЭА. Нормы климатических и механических воздействий для 1-й группы

Вид воздействия, характеристики	Нормы воздействий
Прочность при транспортировании:ускорение, gдлительность ударного импульса, мсчисло ударов, не менее	15111000
Теплоустойчивость:рабочая температура, °Спредельная температура, °С	4055
Пониженное атмосферное давление, кПа	70
Холодоустойчивость:предельная температура, °С	-40
Влагоустойчивость:влажность, %температура, °С	9325

1.2 Обоснование дополнительных требований и параметров

Для намотки катушки индуктивности используем стандартный цилиндрический каркас из полистирола с внешним диаметром

и внутренней резьбой. Подстройку индуктивности в пределах 5% будем осуществлять продольным перемещением сердечника относительно обмотки катушки путем его вращения внутри каркаса.

В качестве сердечника используем цилиндрический стержень из феррита 600 НН, рабочий диапазон частот которого находится в пределах 0,2-7 МГц, предназначен для применения в радиотехнических устройствах. Феррит не обладает значением тангенса угла диэлектрических потерь, практически неизменной магнитной проницаемостью в рабочем диапазоне частот и хорошей температурной стабильностью.

Тип намотки катушки выбираем сплошной (виток к витку) однослойный.

Для нанесения провода на каркас используем метод горячей намотки (разогретым проводом). Данный метод намотки повышает механическую прочность катушки, улучшает ее временную и температурную стабильность.

Закрепление выводов катушки на каркасе будем осуществлять пайкой к луженным латунным выводам, запрессованным в основание каркаса при изготовлении.

Для экранирования катушки будем использовать электростатический экран из алюминия, имеющего меньшую стоимость по сравнению с медью и латунью. Закрепление экрана (монтаж) на плате будем производить пайкой за луженные латунные выводы, запрессованные в экран у основания при изготовлении.

2. Обзор аналогичных конструкций

Конструктивное разнообразие катушек индуктивности весьма велико.

Катушки индуктивности могут быть классифицированы по следующим признакам:

- по характеру индуктивности – постоянные, переменные и подстроечные;

- по конструктивному исполнению – объемные (цилиндрические) и плоские (печатные);

- по наличию экрана – экранированные и неэкранированные;

- по типу экрана – электростатический, магнитный, электромагнитный, немагнитный (защитный);

- по наличию сердечника – с сердечником и без сердечника;

- по типу сердечника – постоянный, построечный (перемещаемый);

- по материалу сердечника – магнитный и немагнитный;

- по свойствам магнитного сердечника – магнитотвердый и магнитомягкий;

- по режиму работы сердечника – с насыщением и без насыщения;

- по наличию каркаса – каркасные и бескаркасные;

- по типу исполнения обмотки – однослойные сплошные, однослойные с шагом намотки, многослойные, секционные, “универсаль”, пирамидальные, внавал и т.д.

Отечественной промышленностью выпускается достаточно много радиоприемников с УКВ диапазоном и существует масса аналогичных конструкций подобных катушек индуктивности, весьма подробно описанных в справочной литературе, например [1,2]. Накопленный опыт за годы производства радиоприемников выражается в использовании:

- цилиндрических каркасов с внутренней резьбой, составляющих с основанием квадратного профиля 10

10 мм единое целое и прессуемых из специальных пресс-материалов типа ДСВ-2Р-2М, полистирола и т.п., квадратный профиль основания позволяет повысить плотность монтажа ВЧ-ПЧ блока радиоприемника и уменьшить его габариты, используемый диаметр каркаса – 6,8 мм, высота корпуса катушек с основанием 18-40 мм, латунные луженые выводы запрессовываются в основание каркаса при изготовлении;

- обмоточного медного провода круглого сечения диаметром

0,12-0,25 мм марок ПЭВТЛ-1, ПЭВТЛ-2, позволяющего осуществить быструю и легкую зачистку и лужение выводов путем погружения их в ванночку (тигель) с расплавленным припоем;

- цилиндрических подстроечных сердечников из феррита марки 600НН диаметром 2,8 мм и длинной 12 мм, запрессованных одним концом в такой же пресс-материал, наружная цилиндрическая поверхность которого формируется в виде винта с соответствующей резьбой под каркас;

- металлических электростатических экранов, большей частью из алюминия, реже из меди или латуни с гальваническим покрытием;

- количества витков от 20 до 40.