ตัวเหนี่ยวนำแบบวงแหวนแม่เหล็กเป็นตัวเหนี่ยวนำที่พบได้ทั่วไปที่สุดชนิดหนึ่ง ซึ่งสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ ตัวเหนี่ยวนำแบบโหมดทั่วไปและตัวเหนี่ยวนำแบบโหมดต่างกัน บทความนี้จะแนะนำตัวเหนี่ยวนำแบบโหมดทั่วไปของวงแหวนแม่เหล็ก
ตัวเหนี่ยวนำโหมดทั่วไป หรือเรียกอีกอย่างว่าคอยล์โช้กโหมดทั่วไป โดยทั่วไปจะประกอบด้วยคอยล์ 2 ม้วนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางลวดเท่ากันและมีจำนวนรอบเท่ากัน พันอย่างเท่าเทียมกันในแกนวงแหวนเดียวกัน ตัวเหนี่ยวนำโหมดทั่วไปมีผลในการระงับสัญญาณโหมดทั่วไปอย่างรุนแรง แต่แทบไม่มีผลกับสัญญาณโหมดต่างกัน
หลักการทำงาน:
เมื่อสัญญาณโหมดทั่วไป (สัญญาณรบกวน) ผ่านตัวเหนี่ยวนำ ฟลักซ์แม่เหล็กในวงแหวนแม่เหล็กจะซ้อนทับกัน ทำให้มีค่าเหนี่ยวนำที่มากขึ้นและยับยั้งสัญญาณโหมดทั่วไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อขดลวดไหลผ่านสัญญาณโหมดเชิงอนุพันธ์ (สัญญาณที่ต้องการ) ฟลักซ์แม่เหล็กในวงแหวนแม่เหล็กจะหักล้างกันเอง และแทบไม่มีค่าเหนี่ยวนำ ดังนั้น สัญญาณโหมดเชิงอนุพันธ์จึงสามารถผ่านไปได้โดยไม่มีการลดทอน
ปัจจุบันวัสดุที่ใช้กันทั่วไปที่สุดสำหรับวงแหวนแม่เหล็กของตัวเหนี่ยวนำโหมดทั่วไปคือแมงกานีสสังกะสีที่มีสภาพนำไฟฟ้าสูง และค่าการซึมผ่านคือ 5K, 7K, 10K, 12K, 15K เป็นต้น ยิ่งค่าการซึมผ่านที่สอดคล้องกันสูงขึ้นเท่าใด ความเหนี่ยวนำก็จะยิ่งมากขึ้นภายใต้จำนวนรอบที่เท่ากัน แต่ความเสถียรค่อนข้างต่ำ และค่าการเหนี่ยวนำจะเปลี่ยนแปลงอย่างมากที่อุณหภูมิสูง ปัจจุบัน ในแง่ของวงแหวนที่มีค่าการซึมผ่านสูงที่ผลิตในประเทศจีน ค่าการซึมผ่านค่อนข้างเสถียรด้วยค่า 5K, 7K และ 10K
นอกจากสังกะสีแมงกานีสที่มีคุณสมบัติเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสูงแล้ว ตัวเหนี่ยวนำโหมดทั่วไปยังถูกนำมาใช้มากขึ้นเรื่อยๆ ในรูปแบบนาโนคริสตัลไลน์และอะมอร์ฟัส โดยทั่วไปแล้ว ความสามารถในการซึมผ่านของตัวเหนี่ยวนำจะอยู่ที่มากกว่า 10K บางตัวอาจสูงถึง 20~30K การทำงานที่เสถียร การผลิตตัวเหนี่ยวนำโหมดทั่วไปมีข้อได้เปรียบที่ไม่เหมือนใครมาก ในกรณีของตัวเหนี่ยวนำเดียวกัน การใช้วงแหวนแม่เหล็กแบบนาโนคริสตัลไลน์และอะมอร์ฟัสสามารถลดจำนวนการพัน ลดปริมาณลวดเคลือบ และลดต้นทุนการพันด้วยมือได้
ตัวเหนี่ยวนำโหมดทั่วไปเพียงไม่กี่ตัวที่ทำจากนิกเกิล-สังกะสีจะมีค่าการซึมผ่านน้อยกว่า 1,500 ตัวเหนี่ยวนำโหมดทั่วไปที่ทำจากนิกเกิลและสังกะสีมีค่าเหนี่ยวนำต่ำมาก แต่สามารถทำงานที่ความถี่ค่อนข้างสูง (มากกว่า 100 เมกะเฮิรตซ์) และค่าการซึมผ่านยังคงค่อนข้างเสถียร ซึ่งเอื้อต่อการกรองความถี่สูง
เมื่อทำการพันขดลวดเหนี่ยวนำโหมดทั่วไป ขดลวดควรใส่ใจกับข้อกำหนดของกระบวนการ ตัวอย่างเช่น ลวดเคลือบที่พันรอบแกนของขดลวดควรระวังไม่ให้ขูดขีดกันเองและทำให้วงแหวนแม่เหล็กเสียหาย ป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรระหว่างรอบและความต้านทานแรงดันไฟฟ้าต่ำ และขดลวดแบบไบนารีสามารถใช้กับผลิตภัณฑ์ที่มีสายยาวพอสมควรได้ ควรพันขดลวดให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้รอบชั้นเดียว ลดความจุปรสิต เพิ่มความต้านทานต่อแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะ ผลิตภัณฑ์ขดลวดหลายชั้นสามารถจุ่มในน้ำมันฉนวนเพื่อเพิ่มความจุฉนวน...
นอกจากตัวเหนี่ยวนำโหมดทั่วไปที่มีขดลวดแยกกันสองอันแล้ว เรายังเห็นตัวเหนี่ยวนำโหมดทั่วไปแบบสองขดลวดและแบบพันขดลวดอยู่บ่อยครั้ง หลักการคล้ายกัน แต่สามารถระงับสัญญาณรบกวนโหมดทั่วไปสูงและสัญญาณรบกวนโหมดต่างกันต่ำพร้อมกันได้ โดยหลีกเลี่ยงการรบกวนของสัญญาณรบกวนโหมดต่างกันต่ำในสัญญาณความเร็วสูง
เมื่อเลือกตัวเหนี่ยวนำโหมดทั่วไป พารามิเตอร์ไฟฟ้าหลักที่ต้องพิจารณาคืออิมพีแดนซ์โหมดทั่วไป ซึ่งสอดคล้องกับอิมพีแดนซ์โหมดทั่วไปของความถี่การทำงาน ยิ่งมากยิ่งดี ในขณะเดียวกัน เส้นโค้งความถี่อิมพีแดนซ์ยังเป็นดัชนีพารามิเตอร์ที่สำคัญ และควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการลดทอนอิมพีแดนซ์ที่ความถี่สูง
สำหรับแอปพลิเคชั่นสัญญาณความเร็วสูงบางประเภท ควรพิจารณาผลกระทบของอิมพีแดนซ์โหมดเชิงอนุพันธ์ต่อสัญญาณด้วย อย่างไรก็ตาม ในการทำงานจริง สำหรับกรณีที่มีความต้องการต่ำ ผู้ผลิตทั่วไปไม่สะดวกที่จะวัดอิมพีแดนซ์โหมดทั่วไปและอิมพีแดนซ์โหมดเชิงอนุพันธ์ และมักใช้ค่าเหนี่ยวนำและค่าสมดุลเหนี่ยวนำเป็นค่าการวัดพารามิเตอร์ทางเลือก
โดยรวมแล้ว ตัวเหนี่ยวนำโหมดทั่วไปแบบวงแหวนแม่เหล็กมีความยืดหยุ่นของโครงสร้างที่ดี ความสามารถในการกระจายความร้อนได้ดี มีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมในการระงับสัญญาณโหมดทั่วไป ประสิทธิภาพสูง และไม่มีคู่แข่ง ข้อเสียคือ รูวงแหวนแม่เหล็กมีขนาดเล็ก ผลิตภัณฑ์บางอย่างผ่านวงแหวนได้ยาก ต้องใช้การพันด้วยมือ ต้นทุนการประมวลผลสูง ประสิทธิภาพต่ำ และจำกัดการใช้งานบางส่วน