电感式感测:利用WEBENCH® Coil Designer设计用于开关应用的层叠线圈

电感式感测:利用WEBENCH® Coil Designer设计用于开关应用的层叠线圈

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在我上一篇博文中,我逐步说明了如何使用WEBENCH® Coil Designer制作用于电感式感测应用的传感器计算机辅助设计文件。这种方法对于LDC1614等单线圈电感式传感器十分有效,但是LDC0851电感式开关需要两个传感器,两个传感器无法并排也不能堆叠。

 

随着近期WEBENCH的升级,已无需再手绘线圈;WEBENCH Coil Designer能够在五分钟之内制作出线圈设计。今天,我会说明如何在WEBENCH工具中设计层叠线圈。

 

层叠线圈与并排线圈有何区别?

 

如图1所示,并排线圈可以产生最大的感应,使用双层印制电路板(PCB)很容易实施。从WEBENCH工具中输出两个相同线圈,在PCB中将两个线圈连接,就可以制作出优良的并排线圈。

 

并排线圈的一个替代布置方式是层叠线圈,在层叠线圈中,一个线圈堆在另一个线圈之上,安装在四层PCB上。把感应线圈放在顶部能够确保目标对感应线圈电感的影响总是大于对参考线圈电感的影响。这种方法普遍用于开/关门探测等空间有限的接近感应应用。

 

目标

感应线圈

参考线圈

层 1, 2

 

图 1:并排线圈(左)vs.层叠线圈(右)

 

我是如何使用WEBENCH Coil Designer设计层叠线圈的?

 

请按图2中的五个步骤使用WEBENCH Coil Designer设计层叠线圈。

 

 

图 2:使用WEBENCH Coil Designer设计层叠线圈的五个步骤

 

可以用以下CAD格式输出线圈:

 

  • Altium Designer。

 

  • Cadence Allegro 16.0-16.6。

 

  • CadSoft EAGLE PCB (v6.4或更新版本)。.

 

  • DesignSpark PCB。

 

  • Mentor Graphics PADS PCB。

 

 

我使用了默认设置,在LDC0851评估模块上显示线圈。这种配置对于感应大型目标效果非常好。注意如果感应螺丝头等较小的目标,则需要增加更多的圈数,使线圈填充率(dIN/dOUT)小于0.3。

 

图3为Altium Designer布局。顶层和中间层1中含有感应线圈,而参考线圈则在中间层2和底层中。

 

 

图 3:制作好的Altium Designer格式线圈

 

开关点在哪里?

 

最大的开关点同线圈直径尺寸相同。可以使用ADJ引脚降低开关点,对开关距离进行微调。对于层叠线圈,将LDC0851调至阈值调整模式。图4是我设计的20mm层叠线圈的开关开启和关闭点。ADJ设为1时,最大开关距离约为6.8mm,ADJ设为15时,开关距离可以调至1.2mm。

 

线圈Æ = 20mm,层叠线圈

目标材料:铜板

目标尺寸:

开关距离(mm)

ADJ代码

开关开启

开关关闭

 

图 4:阈值设定和释放点

 

 

为电感式开关应用设计层叠线圈不需要花费太多时间。根据本文描述的步骤,可以在五分钟内设计线圈并输出到选择的PCB CAD工具中。

 

是否发现我们的WEBENCH工具对于电感式感测用处颇大?WEBENCH工具有没有其他功能,能够简化LDC系统设计?如有的话,请在下面评论区留言。

 

其它资源:

 

 

 

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