電感(inductor)是能把電能轉(zhuǎn)化為磁能儲存起來的器件,具有阻礙電流變化的作用。
其關(guān)鍵參數(shù)如下:
n 電感值
n 額定電流
n 飽和電流
n DCR
n Q值
一、關(guān)鍵參數(shù)介紹
1、額定電流/飽和電流
額定電流即設(shè)計上最大的可用電流,有兩種:Isat和Irms,這是很容易誤導(dǎo)工程師的兩個參數(shù),在項目選型時不知道用哪個參數(shù)去管控。
Irms是溫升電流,普遍的標(biāo)準(zhǔn)是電感溫度上升到40℃時的電流,而Isat為磁飽和電流,當(dāng)電感電流增加時,電感的感量會下降,電感抑制電流變化能力會下降,導(dǎo)致系統(tǒng)工作異常,或者電感燒毀。在選型電感時,需要主要如下幾點問題:
(1)在進行電感選型時,需要參考Isat和Irms中較小的那個參數(shù);
(2)電感電流選型參考的是電路系統(tǒng)工作時的峰值電流;
(3)電感電流選型時一定注意需要降額設(shè)計,一般降額0.7左右。
2、DCR
DCR即DC resistor,電感能夠通直流,但是還是有直流電阻的,DCR的大小會影響通過電感電流所導(dǎo)致的發(fā)熱功率。
3、Q值
Q值也叫品質(zhì)因數(shù),是衡量電感器件的重要參數(shù),是指電感器在某一頻率下的交流電壓下工作時,所呈現(xiàn)的感抗與其等效阻抗之比。電感的Q值越高,其損耗越小,效率越高,電感的品質(zhì)因數(shù)的高低和線圈導(dǎo)線的直流電阻、線圈骨架的介質(zhì)損耗以及鐵芯、屏蔽罩等引起的損耗有關(guān)。
根據(jù)使用場景的不同,對于品質(zhì)因數(shù)Q的要求也就不同,如調(diào)諧回路中電感線圈,Q值要求較高,因為Q值越高,回路的損耗也就越小,回路的效率也就越高,對耦合線圈來說,Q值可以低一些,而對于低頻或者高頻扼流圈,則可以不做要求。
但是實際上Q值的提高往往受到一些因素的限制,比如導(dǎo)線的直流電阻、線圈骨架的介質(zhì)損耗,鐵芯和屏蔽引起的損耗以及高頻工作時
的集膚效應(yīng),因此,線圈的Q值不可能做的很高,通常的Q值為幾十到一百,最高也只有四五百。
問題1:為什么電感飽和/額定電流的最大值小于典型值?
如上表所示,電感的額定電流的MAX值比TYPE值小,這個是很容易產(chǎn)生疑惑的地方,MAX值是電感廠商保證不會發(fā)生問題的最大額定電流值,而TYPE值是電感廠商測試的1000PCS電感中,有900個工作在TYPE電流值。
問題2:電感Q值相關(guān)知識
1、電感Q值高低的影響
Q值過大,會引起電感燒毀,電容擊穿,電路震蕩。
Q很大時,將有VL=VC》》V的現(xiàn)象出現(xiàn)。這種現(xiàn)象在電力系統(tǒng)中,往往導(dǎo)致電感器的絕緣和電容器中的電介質(zhì)被擊穿,造成損失。所以在電力系統(tǒng)中應(yīng)該避免出現(xiàn)諧振現(xiàn)象。而在一些無線電設(shè)備中,卻常利用諧振的特性,提高微弱信號的幅值。
2、電感Q值的換算
電感的品質(zhì)因數(shù)可以寫成如下:
Q=2pi*電路中儲存的能量/電路一個周期內(nèi)消耗的能量
或者Q=無功功率/有功功率
Q值越高,損耗越小,效率越高;
Q 值越高,諧振器的頻率穩(wěn)定度就越高,因此,能夠更準(zhǔn)確。因數(shù)Q是表示線圈質(zhì)量的一個重要參數(shù)。Q值的大小,表明電感線圈損耗的大小,其Q值越大,線圈的損耗越小;反之,其損耗越大。
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