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Konverter für Induktivitätseinheiten

Rechnen Sie die Induktivität zwischen Henries, Millihenries, Mikrohenries, Nanohenries und Picohenries um.

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Formel

1H=103mH=106muH=109nH=1012pH1 H = 10³ mH = 10⁶ mu H = 10⁹ nH = 10¹² pH

Wie es funktioniert

Dieser Rechner rechnet für Leistungselektroniker, HF-Designer und EMV-Spezialisten zwischen Henries, Millihenries, Mikrohenries, Nanohenries und Picohenries um. Laut SI-Broschüre (BIPM) ist der Henry als Wb/A = V·s/A = kg·m^2/(A^2·s^2), definiert und steht für eine Induktivität, die 1 V EMF erzeugt, wenn sich der Strom bei 1 A/s ändert. Die Induktivität umfasst 12 Größenordnungen: Pikohenrien für die Bonddrahtinduktivität (~1 pH/mm gemäß den IEEE-Verpackungsrichtlinien), Nanohenrien für HF-Anpassungen (1-100 nH), Mikrohenrien für DC-DC-Wandler (1-1000 uH), und Millihenrien für Wechselstromfilter und Motorantriebe (1-100 mH). Leiterplatteninduktivitätbeträgt ungefähr 1 nH pro mm Länge gemäß IPC-2141, was für die Integrität von Hochgeschwindigkeitssignalen über 100 MHz entscheidend ist.

Rechenbeispiel

Problem: Ein 500-kHz-Abwärtswandler(/calculators/power/buck-converter/)benötigt eine 10-uH-Induktivität mit 30% Ripplestrom bei 3 A DC. Berechnen Sie den Spitzenstrom und die Energiespeicherung und überprüfen Sie die Sättigungsspanne.

Lösung:

  1. Induktivität: 10 uH = 0,01 mH = 10.000 nH = 10^-5 H
  2. Ripplestrom: 30% von 3 A = 0,9 A von Spitze zu Spitze
  3. Spitzenstrom: I_pk = I_DC + dI/2 = 3 + 0,45 = 3,45 A
  4. Am Spitzenwert gespeicherte Energie: E = 0,5 × L × I^2 = 0,5 × 10e-6 × 3,45^2 = 59,5 uJ
  5. V = L × dI/dt, also dI/dt = V/L = (12-5)/(10e-6) = 700.000 A/s bei eingeschalteter Zeit
  6. Sättigungsspanne: Wählen Sie einen Induktor mit Nennleistung für I_sat > 4 A (15% Spielraum über 3,45 A Spitzenwert)
  7. Kernverlust: Bei 500 kHz ergibt der Ferritkern ~100 mW/cm^3 gemäß der Steinmetz-Gleichung

Praktische Tipps

  • ✓Leiterplatteninduktivität gemäß IPC-2141: ~1 nH/mm für Leiterbahnen über der Grundplatte. Bei einer 50-mm-Stromleiterbahn werden 50 nH hinzugefügt, was bei einer Flankensteilheit von 100 A/us zu einem Abfall von 3 V führt (typisch für schnelle Logik). Minimiert die Leiterbahnlänge zu den IC-Stromversorgungspins
  • ✓Auswahl der Induktoren gemäß den Richtlinien von Coilcraft/Wurth: DC-DC-Wandler verwenden 1 — 100 uH mit hohem I_sat; EMI-Filter verwenden Gleichtaktdrosseln mit 100 uH — 10 mH; HF-Anpassung verwendet 1—100 nH mit hohem Q (>50 bei Frequenz)
  • ✓Induktorcodemarkierung: 4-stellig, ähnlich wie bei Kondensatoren, wobei die ersten 3 Ziffern für den Wert und die letzte für den Multiplikator in nH stehen. Beispiel: 101 = 10 × 10^1 nH = 100 nH; R47 = 0,47 uH (R ist ein Dezimalpunkt laut EIA-198)

Häufige Fehler

  • ✗Verwechseln Sie uH (10^-6 H) mit mH (10^-3 H) - sie unterscheiden sich um das 1000fache. Ein 10-mH-Induktor hat eine 1000x höhere Induktivität als 10 uH. DC-DC-Wandler verwenden uH; Netzfilter verwenden mH
  • ✗Ignoriert man die parasitäre Bleiinduktivität (~1 nH/mm laut IEEE) — bei 1 GHz sind 10 nH Bleiinduktivität = 63 Ohm Reaktanz, wodurch möglicherweise ein 100-Ohm-Stromkreis dominiert wird. Verwenden Sie oberflächenmontierbare Komponenten für HF-Anwendungen
  • ✗Ohne Berücksichtigung der Sättigung — die Datenblätter für Induktoren geben sowohl L_nominal als auch I_sat. an, wenn ich > I_sat, die Induktivität um 20-50% abnimmt, was zu erhöhter Welligkeit und potenzieller Instabilität führt. Überprüfen Sie I_sat > I_peak

Häufig gestellte Fragen

Gemäß dem Faradayschen Gesetz gilt: V = L × dI/dt, also erzeugt 1 H 1 V, wenn sich der Strom um 1 A/s ändert. In der Praxis erzeugt ein 10-uH-Induktor mit 1 A/us Stromeinstieg 10 V. Aus diesem Grund erfordert eine schnelle Stromversorgung (100 A/us für moderne CPUs) eine sehr niedrige Induktivität (< 1 nH insgesamt) zwischen VRM und Last.
Pro Anwendungsfrequenz: nH für HF-/Mikrowellen (> 100 MHz), wobei die Reaktanz X = 2*pi*f*L von Bedeutung ist (10 nH bei 1 GHz = 63 Ohm). uH für Leistungselektronik (10 kHz — 10 MHz DC-DC-Wandler). mH für Netzfrequenzanwendungen (50/60 Hz-EMI-Filter, Motorantriebe). Passen Sie die Induktivität an die Betriebsfrequenz an.
Gemäß IEEE-Verpackungsmodellen: Ein gerader Draht hat eine Selbstinduktivität L = 0,2 × length_mm × (ln (2 × Länge/Radius) - 0,75) nH, ungefähr 1 nH/mm für typische Bonddrahtdurchmesser. Bei 5 GHz ist 2 nH = 63 Ohm Reaktanz, weshalb für ICs mit > 1 GHz ein Flip-Chip-Gehäuse (10x niedrigere Induktivität) erforderlich ist.
Durch 1000 dividieren: 470 nH = 0,47 uH = 0,00047 mH. Umgekehrt mit 1000 multiplizieren: 4,7 uH = 4700 nH. Standardwerte gemäß IEC 60063 E-Serie: E24 (5% Toleranz) ergibt 47, 51, 56... in jeder Dekade. Typische DC-Induktoren: 1 uH, 2,2 uH, 4,7 uH, 10 uH, 22 uH, 47 uH.

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