討論電感Q值的概念、功用、換算、影響因素

什么是電感Q值

電感Q值：也叫電感的品質(zhì)因素，是衡量電感器件的主要參數(shù)。是指電感器在某一頻率的交流電壓下工作時，所呈現(xiàn)的感抗與其等效損耗電阻之比。電感器的Q值越高，其損耗越小，效率越高。電感器品質(zhì)因數(shù)的高低與線圈導線的直流電阻、線圈骨架的介質(zhì)損耗及鐵心、屏蔽罩等引起的損耗等有關(guān)。

根據(jù)使用場合的不同，對品質(zhì)因數(shù)Q的要求也不同。對調(diào)諧回路中的電感線圈，Q值要求較高，因為Q值越高，回路的損耗就越小，回路的效率就越高；對耦合線圈來說，Q值可以低一些；而對于低頻或高頻扼流圈，則可以不做要求。

實際上，Q值的提高往往受到一些因素的限制，如導線的直流電阻、線圈骨架的介質(zhì)損耗、鐵心和屏蔽引起的損耗以及高頻工作時的集膚效應(yīng)等。因此，線圈的Q值不可能做得很高，通常Q值為幾十至一百，最高也只有四五百。

電感Q值的高低的功用

Q值過大，引起電感燒毀，電容擊穿，電路振蕩。

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。

電感Q值的換算

品質(zhì)因數(shù)又可寫成Q=2pi*電路中存儲的能量/電路一個周期內(nèi)消耗的能量。

通頻帶BW與諧振頻率w0和品質(zhì)因數(shù)Q的關(guān)系為：BW=wo/Q,表明，Q大則通頻帶窄，Q小則通頻帶寬。

Q=wL/R=1/wRC

其中:

Q是品質(zhì)因素

w是電路諧振時的電源頻率

L是電感

R是串的電阻

C是電容

Q值是品質(zhì)因素，它是有用功與總功之比。

影響電感Q值的因素

電感器品質(zhì)因數(shù)的高低與線圈導線的直流電阻、線圈骨架的介質(zhì)損耗及鐵心、屏蔽罩等引起的損耗等有關(guān)。

也有人把電感的Q值特意降低的，目的是避免高頻諧振/增益過大。降低Q值的辦法可以是增加繞組的電阻或使用功耗比較大的磁芯。

Q值一般統(tǒng)稱品質(zhì)因數(shù)，它是衡量一個元件或諧振回路性能的一個無量綱單位。簡單地說是理想元件與元件中存在的損耗的比值。這個元件可以是電感、電容、介質(zhì)諧振器、聲表面波諧振器、晶體諧振器或LC諧振器。Q值的大小取決于實際應(yīng)用，并不是越大越好。例如，如果設(shè)計一個寬帶濾波器，過高的Q值如果不采取其他措施，將使帶內(nèi)平坦度變壞。在電源退耦電路中采用LC退耦應(yīng)用時高Q值的電感和電容極容易產(chǎn)生自諧振狀態(tài)，這樣反倒不利于消除電源中的干擾噪聲。反過來，對于振蕩器我們希望有較高的Q值，Q值越高對振蕩器的頻率穩(wěn)定度和相位噪聲越有利。對不同的應(yīng)用對Q值有不同的要求。

元件的品質(zhì)因數(shù)，即Q值的大小取決于元件的制作工藝、制作材料以及應(yīng)用環(huán)境。例如，同樣一個電感，如果其他參數(shù)不變，僅改變繞制電感導線的粗細，則導線粗的電感Q值要比導線細的電感Q值高。如果再在導線上鍍銀，則鍍銀導線所繞制的電感要比不鍍銀導線繞制的電感Q值高。至于介質(zhì)諧振器其Q值更是取決于構(gòu)成介質(zhì)諧振器材料和制作工藝。

Q值的大小還與工作頻率有關(guān)。一般的電感隨著頻率的變高其Q值也會增高。但它有一個極限，當超過這個極限頻率點后電感的Q值要陡然下降，這個電感就失去了電感的作用。在這點上介質(zhì)諧振器、聲表面波諧振器和晶體諧振器更為明顯。當工作頻率偏離他們的諧振頻率后，其Q值將急劇下降，同時他們也將不能工作。

品質(zhì)因數(shù)描述了回路的儲能與它一周耗能之比。

因為同頻帶與品質(zhì)因數(shù)之積為回路的諧振頻率。所以，在保證諧振點的情況下品質(zhì)因數(shù)與通頻帶的寬窄是一對矛盾。所以不能說品質(zhì)因數(shù)越高越好，還要看對頻帶的要求的Q值越大，諧振的通頻帶就越窄，也就是包含的頻率范圍更窄，如果需要寬一點的通頻帶，Q值越小越好。

在選頻電路（選用某一頻率）、阻波電路（阻止某一頻率）、吸收電路（衰減某一頻率）、陷波電路（去掉某一頻率）中都是利用或者去掉某一個頻率f，此時Q值越大越好，這是利用諧振電路在諧振時的頻率f，當LC并聯(lián)諧振電路發(fā)生諧振時，電路阻抗最大，相當于斷路，使頻率為f的頻率信號不能通過，達到阻止此信號的目的。當LC串聯(lián)諧振電路發(fā)生諧振時，阻抗最小，相當與短路，此時頻率為f的頻率很容易通過，而其它的信號頻率被阻止，就能達到選頻的目的。

關(guān)于磁損與影響磁環(huán)電感Q值關(guān)系現(xiàn)在電源設(shè)計要求越來越嚴格，這就要我們對每個問題點必須認真分析計算，針對磁損的計算一般只是簡單的根據(jù)磁芯的體積和相關(guān)的損耗曲線進行簡單計算但實際工作之中出現(xiàn)，同一種磁芯不同的繞制方式，與相同磁芯相同的繞制方式線的松緊程度不同，卻帶來不同的溫升差距等。