Inductores

INTRODUCCIÓN
Los inductores o bobinas son elementos lineales y pasivos que pueden almacenar y liberar energía basándose en fenómenos relacionados con campos magnéticos.  Una aplicación de los inductores, consistente en bloquear ("choke" en inglés) las señales de AC de alta frecuencia en circuitos de radio, dio origen a que con dicho término (choque) se haga referencia a los inductores que seemplean en aplicaciones donde su valor no es crítico y que por lo tanto admiten grandes tolerancias.
Básicamente, todo inductor consiste en un arrollamiento de hilo conductor.  La inductancia resultante es directamente proporcional al número y diámetro de las espiras y a la permeabilidad del interior del arrollamiento, y es inversamente proporcional a la longitud de la bobina.
Símbolos

 
1.MODELO EQUIVALENTE
Los inductores ideales no disipan energía como lo hacen los resistores.  Pero en la práctica, el inductor real presenta una resistencia de devanado que disipa energía.  A continuación figura un modelo práctico (simplificado) de inductor.

R representa las pérdidas en el devanado, cuyo valor generalmente es pequeño pero puede llegar a varios cientos de ohms.  Un modelo máscompleto contempla además la capacidad parásita o distribuida debido a la capacidad entre las vueltas del bobinado (Cp en paralelo con el circuito anterior).

2. CLASIFICACIÓN
2.1 Según el núcleo o soporte:
Núcleo de aire: el devanado se realiza sobre un soporte de material no magnético (fibra, plástico, ...).  En los casos donde no se utiliza soporte, la bobina queda conformada sólo debido a larigidez mecánica del conductor.
Núcleo de hierro: como tiene mayor permeabilidad que el aire (10 a 100), aumenta el valor de la inductancia.  Sin embargo, sólo se emplea en bajas frecuencias porque a altas frecuencias las pérdidas son elevadas.  Aplicaciones: fuentes de alimentación y amplificadores de audio. 
Núcleo de ferrita: las ferritas son óxidos de metales magnéticos, de alta permeabilidad(10 a 10000) que además son dieléctricos.  Existe una gran variedad en el mercado en función de la frecuencia de trabajo.
Nota: radiofrecuencia (100kHz a 100GHz) audiofrecuencia (20Hz a 20kHz).
2.2 Según la forma constructiva:
Solenoides: 
Toroides: 
2.3 Según la frecuencia de la corriente aplicada:
Alta frecuencia: de reducido tamaño y número de espiras
Baja frecuencia: de mayor tamaño ynúmero de espiras
2.4 Según el recubrimiento: -, plástico, resina, metal (apantalladas).
2.5 Según la característica de su valor: fijos y ajustables.
2.6 Según el tipo de montaje: de inserción y SMD.
En la siguiente tabla se pueden observar los inductores más comunes: 
Tipo
Formato
Valores típicos
Aplicaciones
Solenoides:
núcleo de aire
núcleo de ferrita


1nH a 15mH
generales,filtros,
convertidores DC/DC
Toroides

1uH a 30mH
para filtrar transitorios
Encapsulados o moldeados

0.1uH a 1mH
osciladores y filtros
Chips

1nH a 1mH
aplicaciones generales
Ajustables

1nH a 7mH
osciladores y circuitos de RF como transmisores y receptores
 


3. CONSTRUCCIÓN
A diferencia de lo que ocurre con los resistores y capacitores, la fabricación de inductores esgeneralmente artesanal.
3.1 Cálculo de solenoides monocapa

              0,001 n2 D2
L [H] =                     
               l + 0,45 D
donde: 
n =  número de espiras
D = diámetro de la bobina en mm
l = longitud del bobinado en mm
Al emplear la fórmula de Wheeler, la precisión alcanza el 1% para bobinas cuya relación l/D es mayor que 0,4.
Para f hasta 50MHz se emplea hilo de cobre, y parafrecuencias superiores cobre plateado.  En radiofrecuencia se utiliza el hilo de Litz.  El hilo conductor utilizado en la fabricación de inductores debe estar aislado con un barniz aislante o recubierto con un aislamiento plástico para evitar cortocircuitos entre las espiras.
El valor de inductancia depende también de su capacidad distribuida o parásita, la cual puede estimarse de la siguiente...