Дроссели высокой частоты

Чем отличается дроссель от катушки индуктивности? Да практически ничем! Однако он имеет определенные особенности, иначе для такого элемента не придумали бы специального названия. Это название произошло от немецкого слова die drossel, что означает – "заслонка".

Основное предназначение дросселя – создать высокое сопротивление переменному току ("заслонить" его) и пропустить без потерь постоянный ток. Сопротивление катушки определяется по формуле:

X_L = 2πƒL

Из формулы видно, что у дросселя должна быть максимально возможная индуктивность, чем она выше, тем лучше он "заслоняет" переменный ток. Однако на высоких частотах имеются свои особенности. Многие радиолюбители в своих конструкциях в качестве дросселей применяют многослойные катушки с большой индуктивностью, по принципу – "кашу маслом не испортишь". Однако в таком случае сильно возрастают паразитные емкости. Эти емкости в сочетании с высокой индуктивностью дросселя превращают его в целую цепочку колебательных контуров с резонансами частенько попадающими в рабочий диапазон или даже ниже его, тогда дроссель вообще имеет емкостное сопротивление!
Часто эти паразитные колебательные контуры, взаимодействуя с активными элементами устройства, приводят к самовозбуждению и вообще нарушают его работу.
Вот как выглядит график реактивного сопротивления дросселя в зависимости от частоты:

Чем выше частота, тем сильнее проявляются эти нехорошие эффекты, следовательно с ростом частоты индуктивность дросселя должна снижаться. На практике эту индуктивность выбирают из расчета, чтобы его индуктивное сопротивление на порядок превышало сопротивление элементов параллельно которым он подключен по высокой частоте. Есть еще один критерий – общая длина провода, которым намотан дроссель не должна превышать четверти длины волны самой высокой частоты рабочего диапазона (точка f₀ на рисунке).

Магнитные свойства сердечника ухудшаются с ростом частоты. В отличие от катушки, это свойство оказывается полезным для дросселя. Дроссели на сердечнике из низкочастотного феррита с μ=400..600 имеют более широкий частотный диапазон. Ранее применялся способ расширить частотный диапазон дросселя с одним заземленным концом - прогрессивная намотка. Однако как показано в статье о расчете собственной паразитной емкости катушки - этот метод неэффективен, по крайней мере для однослойных катушек.

Дроссели работающие в высокоомных цепях, например анодный дроссель выходного каскада передатчика, часто работают на частотах намного выше собственного резонанса и заслуживают отдельного внимания. Рекомендую очень хорошую статью на тему анодного дросселя.

Дроссели работающие на низких частотах имеют свои особенности. Обычно это силовые дроссели и их конструктивный расчет зависит от силы протекающего через них тока.

Ссылки по теме:

• Особенности конструкции силовых дросселей;