Cuộn cảm – linh kiện không thể thiếu trong mạch điện tử

Cuộn cảm là gì? Tại sao cuộn cảm một linh kiện nhỏ bé nhưng lại có khả năng chống lại sự thay đổi của dòng điện xoay chiều và cho dòng điện một chiều đi qua. Ngoài ra cuộn cảm còn ngăn chặn dòng điện cao tần, dẫn dòng điện một chiều, lắp mạch cộng hưởng.

Cuộn cảm được dùng rộng rãi trong các mạch lọc và tách sóng hay còn gọi là bộ lọc tần số. Vậy bạn có biết cuộn cảm là gì chưa?

Cuộn cảm là gì?

Cuộn cảm một phần không thể thiếu trong các bo mạch điện tử được gọi với tên khác nhau như cuộn cảm, cuộn từ hay cuộn từ cảm. Đây là một linh kiện được tao ra khá đơn giản bằng cách quấn nhiều vòng một dây dẫn điện, thường là dây đồng.

Từ trường được sinh ra khi có dòng điện chạy qua cuộn dây. Độ mạnh của từ trường tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây.

Ký hiệu cuộn cảm

Cuộn cảm có ký hiệu giống y như hình ảnh thực tế của nó. Hình ảnh cuộn dây quấn với hai đầu thẳng không phân biệt trước sau. Trên các mạch điện thì cuộn dây được ký hiệu là chữ L phía trên cuộn dây quấn.

Ngoài ra, cuộn cảm còn có nhiều loại ký hiệu khác nhằm mô tả lõi của cuôn cảm.

• Cuộn dây + hai gạch liền là lõi sắt từ
• Cuộn dây + hai gạch nét đứt là lõi Ferit
• Cuộn dây + mũi tên xuyên là lõi biến thiên có thể điều chỉnh được

Chúng ta cần nhìn vào các ký hiệu để phân biệt cuộn dây quấn có lỏi hay không và nếu có là lõi loại gì để biết chức năng của cuộn dây quấn.

Cuộn cảm có công dụng gì

Công dụng của cuộn cảm là dùng để điều chỉnh dòng điện, chia điện áp trong mạch điện, nam châm điện, lọc nhiễu, điều chỉnh tần số…

Một trong những ứng dụng đơn giản nhất của cuộn cảm là làm nam châm điện. Cấu tạo khá đơn giản bao gồm một lõi thép được quấn cuộn dây dẫn điện bên ngoài, thường là dây đồng.

Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây sẽ suất hiện từ trường. Lúc này lỏi thép có thể hút các kim loại dẫn điện khác. Nam châm điện một thành phần không thể thiếu trong các cẩu tháp, phát hiện kim loại, khai khoán…

Cảm kháng của cuộn cảm cho ta biết điều gì

Cảm kháng của cuộn cảm cho ta biết mức độ cản trở của dòng điện một chiều của cuộn cảm. Với đặc tính chỉ cho dòng điện xoay chiều đi qua, chính vì thế công dụng của cuộn dây quấn này trong mạch điện là chặn dòng điện 1 chiều.

Nói cách khác cuộn cảm là thành phần chính của các bộ lọc nhiễu, sóng hài, tần số khác nhau.

Cuộn cảm kết hợp với tụ điện được dùng làm điều chế  tín hiệu điều khiển, ổn định dòng điện – điện áp, điều chỉnh công suất, lọc âm thanh…

Có lẽ tới đây các bạn đã biết được cuộn cảm là gì rồi đúng không ?

Các loại cuộn cảm

Như chúng ta đã biết, cuộn cảm không chỉ có một loại mà lại có rất nhiều loại phục vụ cho nhiều ứng dụng khác nhau. Chúng ta cùng tìm hiểu nhanh các loại cuộn cảm phổ biến nhất trong mạch điện và công nghiệp.

Cuộn cảm không lõi – rỗng

• Cuộn dây rỗng ở giữa, không có lõi từ ở giữa
• Độ ổn định cao, ít bị ảnh hưởng bởi bên ngoài nên thường được dùng cho các mạch cao tần.
• Ứng dụng: điều chỉnh RF, dùng cho mạch lọc, mạch Snuber, đảm bảo sự tự cảm thấp, dùng làm bộ thu TV, radio.

Cuộn cảm Ferrite

• Cuộn dây sẽ được quấn quanh lõi sắt ( Fe2SO3 ) kết hợp với các oxit kim loại Mn, kẽm, Magie ở nhiệt độ cao sẽ tạo ra một vật liệu có tính chất từ tính gọi là Ferrite.
• Cuộn Ferrite có độ thấm cao, điện trở cao nhưng tổn thất dòng điện rất thấp. Vì thế cuộn Ferrite được dùng nhiều cho ứng dụng tần số cao.

Ngoài ra cuộn Ferrite còn được dùng cho bộ lọc Pi, mạch công tắc, adapter nguồn.

Cuộn cảm hình ống

• Đúng với tên gọi của nó, cuộn dây sẽ được quấn quanh một ống hình trụ và bên ngoải được bọc một lớp ống co sẽ tao thành một cuộn dây hình trụ.
• Cuộn dây hình trụ tròn được sử dụng nhiều cho các bộ chuyển đổi điện áp nguồn. chuyển đổi tín hiệu, mạch lọc, radio, lọc nhiễu đầu vào – đầu ra, lọc Pi.

Cuộn cảm hình xuyến – vòng kín

• Với thiết kế dây đồng được quấn quanh một vòng tròn rỗng ở giữa tạo nên cuộn cảm hình xuyến. Vật liệu vòng là Ferrite nên các tính chất gần giống như Ferrite.
• Loại lõi này có từ trường rất tốt, đều vì vòng kín do đó cải thiện được vể kích thước, độ tự cảm. Do từ trường cao, điện cảm cao với ít cuộn dây hơn, trở kháng lại ít làm tăng hiệu suất của cuộn cảm.
• Ứng dụng: dùng cho các bộ chuyển đổi tín hiệu, thiết bị y tế, bộ điều khiển PID, điều khiển nhiệt độ, điều khiển áp suất.

Cuộn cảm màu – trục

• Với thiết kế gần giống như một điện trở với các vòng màu bên ngoài, rất nhiều người có thể lầm tưởng đây là một điện trở.
• Tuy nhiên, thực chất bên trong là các dây đồng mỏng quấn quanh lõi Ferrite hình trụ tròn được bọc bên ngoài lớp vỏ màu xanh lá cây đặc trưng.
• Giá trị cuộn dây tự cảm được in màu tương tự như các điện trở thông thường.
• Ứng dụng: khuếch đại tín hiệu, bộ lọc dòng, khử nhiễu …

Cuộn cảm dán

Cuộn cảm dán được thiết kế bằng cách cuộn dây dẫn trong một cuộn hình trụ và được bảo vệ bởi một lớp Ferrite bên ngoài.

Loại dán phù hợp cho các mạch điện tử siêu nhỏ, bảo vệ EMI, PCB, bo mạch máy tính, chuyển dòng POL cao, chuyển đổi DC-DC cho FPGA hay hệ thống phân tán.

Sạc không dây

Cuộn dây được quấn nhiều vòng xung quanh tâm sau đó đặt vào tấm Ferrite sẽ tạo thành một sạc không dây. Các vòng dây tao ra từ trường có thể xuyên thấu qua các vật liệu.

Sạc điện thoại không dây hoạt động dựa vào nguyên lý từ tính mà không cần phải tiếp xúc trực tiếp nguồn điện. Tuy nhiên, việc sạc bẳng từ tính lại có nhược điểm là khá chậm so với cắm nguồn trực tiếp.

Ngoài ra còn có vài loại cuộn cảm khác được dùng cho các ứng dụng chuyên dụng. Hy vọng với chia sẻ của mình sẽ giúp ích được cho các bạn đang tìm hiểu về cuộn cảm cũng như giải đáp được cuộc cảm là gì.

Chúc các bạn thành công !

Kỹ sư Cơ – Điện Tử

Nguyễn Minh Hòa