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電感的作用定義及應(yīng)用詳解(收藏) - 全文

2016年11月29日 11:44 網(wǎng)絡(luò) 作者:佚名 用戶評(píng)論(0

電感器(Inductor)是能夠把電能轉(zhuǎn)化為磁能而存儲(chǔ)起來的元件,具有阻止交流電通過而讓直流電順利通過的特性,頻率越高,線圈阻抗越大。電感器電感量的大小,主要取決于線圈的圈數(shù)(匝數(shù))、繞制方式、有無磁心及磁心的材料等。而電感是閉合回路的一種屬性,即當(dāng)通過閉合回路的電流改變時(shí),會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)勢(shì)來抵抗電流的改變。

具體電感的定義:

電感是導(dǎo)線內(nèi)通過交流電流時(shí),在導(dǎo)線的內(nèi)部及其周圍產(chǎn)生交變磁通,導(dǎo)線的磁通量與生產(chǎn)此磁通的電流之比。L=ψ/I

電感的符號(hào)與單位

電感符號(hào):L

電感單位:亨 (H)、毫亨(mH)、微亨 (uH) 、納亨(nH),1H=103mH=106uH=109nH。

電感的分類:

按電感形式分類:固定電感、可變電感。

按導(dǎo)磁體性質(zhì)分類:空芯線圈、鐵氧體線圈、鐵芯線圈、銅芯線圈。

按工作性質(zhì)分類:天線線圈、振蕩線圈、扼流線圈、陷波線圈、偏轉(zhuǎn)線圈。

按繞線結(jié)構(gòu)分類:單層線圈、多層線圈、蜂房式線圈。

按工作頻率分類:高頻線圈、低頻線圈。

按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類:磁芯線圈、可變電感線圈、色碼電感線圈、無磁芯線圈等。

電感的主要特性參數(shù)

電感量L:表示線圈本身固有特性,與電流大小無關(guān)。除專門的電感線圈(色碼電感)外,電感量一般不專門標(biāo)注在線圈上,而以特定的名稱標(biāo)注。

感抗XL:電感線圈對(duì)交流電流阻礙作用的大小稱感抗XL,單位是歐姆。它與電感量L和交流電頻率f的關(guān)系為感抗計(jì)算公式:XL=2πfL

品質(zhì)因素Q:表示線圈質(zhì)量的一個(gè)物理量,Q為感抗XL與其等效的電阻的比值,即:Q=XL/R。 線圈的Q值愈高,回路的損耗愈小。線圈的Q值與導(dǎo)線的直流電阻,骨架的介質(zhì)損耗,屏蔽罩或鐵芯引起的損耗,高頻趨膚效應(yīng)的影響等因素有關(guān)。線圈的Q值通常為幾十到幾百。采用磁芯線圈,多股粗線圈均可提高線圈的Q值。

分布電容:線圈的匝與匝間、線圈與屏蔽罩間、線圈與底版間存在的電容被稱為分布電容。分布電容的存在使線圈的Q值減小,穩(wěn)定性變差,因而線圈的分布電容越小越好。采用分段繞法可減少分布電容。

允許誤差:電感量實(shí)際值與標(biāo)稱之差除以標(biāo)稱值所得的百分?jǐn)?shù)。

標(biāo)稱電流:指線圈允許通過的電流大小,通常用字母A、B、C、D、E分別表示,標(biāo)稱電流值為50mA 、150mA 、300mA 、700mA 、1600mA 。

常用電感線圈

單層線圈:單層線圈是用絕緣導(dǎo)線一圈挨一圈地繞在紙筒或膠木骨架上。如晶體管收音機(jī)中波天線線圈。

蜂房式線圈:如果所繞制的線圈,其平面不與旋轉(zhuǎn)面平行,而是相交成一定的角度,這種線圈稱為蜂房式線圈。而其旋轉(zhuǎn)一周,導(dǎo)線來回彎折的次數(shù),常稱為折點(diǎn)數(shù)。蜂房式繞法的優(yōu)點(diǎn)是體積小,分布電容小,而且電感量大。蜂房式線圈都是利用蜂房繞線機(jī)來繞制,折點(diǎn)越多,分布電容越小

鐵氧體磁芯和鐵粉芯線圈:線圈的電感量大小與有無磁芯有關(guān)。在空芯線圈中插入鐵氧體磁芯,可增加電感量和提高線圈的品質(zhì)因素。

銅芯線圈:銅芯線圈在超短波范圍應(yīng)用較多,利用旋動(dòng)銅芯在線圈中的位置來改變電感量,這種調(diào)整比較方便、耐用。

色碼電感線圈:是一種高頻電感線圈,它是在磁芯上繞上一些漆包線后再用環(huán)氧樹脂或塑料封裝而成。它的工作頻率為10KHz至200MHz,電感量一般在0.1uH到3300uH之間。色碼電感器是具有固定電感量的電感器,其電感量標(biāo)志方法同電阻一樣以色環(huán)來標(biāo)記。其單位為uH。

阻流圈(扼流圈):限制交流電通過的線圈稱阻流圈,分高頻阻流圈和低頻阻流圈。

偏轉(zhuǎn)線圈:偏轉(zhuǎn)線圈是電視機(jī)掃描電路輸出級(jí)的負(fù)載,偏轉(zhuǎn)線圈要求:偏轉(zhuǎn)靈敏度高、磁場均勻、Q值高、體積小、價(jià)格低。。

電感在電路中的作用

基本作用:濾波、振蕩、延遲、陷波等

形象說法:“通直流,阻交流”

細(xì)化解說:在電子線路中,電感線圈對(duì)交流有限流作用,它與電阻器電容器能組成高通或低通濾波器、移相電路及諧振電路等;變壓器可以進(jìn)行交流耦合、變壓、變流和阻抗變換等。

由感抗XL=2πfL 知,電感L越大,頻率f越高,感抗就越大。該電感器兩端電壓的大小與電感L成正比,還與電流變化速度△i/△t

電感線圈也是一個(gè)儲(chǔ)能元件,它以磁的形式儲(chǔ)存電能,儲(chǔ)存的電能大小可用下式表示:WL=1/2 Li2 。

可見,線圈電感量越大,流過越大,儲(chǔ)存的電能也就越多。

電感的符號(hào)

電感量的標(biāo)稱:直標(biāo)式、色環(huán)標(biāo)式、無標(biāo)式

電感方向性:無方向

檢查電感好壞方法:用電感測(cè)量儀測(cè)量其電感量;用萬用表測(cè)量其通斷,理想的電感電阻很小,近乎為零。

電感的型號(hào)、規(guī)格及命名

片狀電感

電感量:10NH~1MH

材料:鐵氧體 繞線型 陶瓷疊層

精度: J=±5% K=±10% M=±20%

尺寸: 0402 0603 0805 1008 1206 1210 1812 1008=2.5mm*2.0mm 1210=3.2mm*2.5mm

功率電感

電感量:1NH~20MH

帶屏蔽、不帶屏蔽

尺寸:SMD43、SMD54、SMD73、SMD75、SMD104、SMD105;RH73/RH74/RH104R/RH105R/RH124;CD43/54/73/75/104/105;

片狀磁珠

種類:CBG(普通型) 阻抗:5Ω~3KΩ

CBH(大電流) 阻抗:30Ω~120Ω

CBY(尖峰型) 阻抗:5Ω~2KΩ

貼片大電流磁珠

規(guī)格:0402/0603/0805/1206/1210/1806(貼片磁珠)

規(guī)格:SMB302520/SMB403025/SMB853025(貼片大電流磁珠)

插件磁珠

規(guī)格:RH3.5

規(guī)格 A B C 阻抗值(Ω)

10mHz 100mHz

RH3.5X4.7X0.8 3.5±0.15 4.7±0.3 62±2 20 45

RH3.5X6X0.8 3.5±0.15 6±0.3 62±2 25 65

RH3.5X9X0.08 3.5±0.15 9±0.3 62±2 40 105

色環(huán)電感

電感量:0.1uH~22MH

尺寸:0204、0307、0410、0512

豆形電感:0.1uH~22MH

尺寸:0405、0606、0607、0909、0910

精度:J=±5% K=±10% M=±20%

精度:J=±5% K=±10% M=±20%

立式電感

電感量:0.1uH~3MH

規(guī)格:PK0455/PK0608/PK0810/PK0912

軸向?yàn)V波電感

規(guī)格:LGC0410/LGC0513/LGC0616/LGC1019

電感量:0.1uH-10mH。

額定電流:65mA~10A。

Q值高,價(jià)位一般較低,自諧振頻率高。

磁環(huán)電感

規(guī)格:TC3026/TC3726/TC4426/TC5026

尺寸(單位mm):3.25~15.88

空氣芯電感

空氣芯電感為了取得較大的電感值,往往要用較多的漆包線繞成,而為了減少電感本身的線路電阻對(duì)直流電流的影響,要采用線徑較粗的漆包線。但在一些體積較少的產(chǎn)品中,采用很重很大的 空氣芯電感不太現(xiàn)實(shí),不但增加成本,而且限制了產(chǎn)品的體積。為了提高電感值而保持較輕的重量,我們可以在空氣芯電感中插入磁心、鐵心,提高電感的自感能力,借此提高電感值。目前,在計(jì)算機(jī)中,絕大部分是磁心電感。

電感在電路中的應(yīng)用

電感在電路最常見的功能就是與電容一起,組成LC濾波電路。我們已經(jīng)知道,電容具有“阻直流,通交流”的本領(lǐng),而電感則有“通直流,阻交流”的功能。如果把伴有許多干擾信號(hào)的直流電通過LC濾波電路(如圖),那么,交流干擾信號(hào)將被電容變成熱能消耗掉;變得比較純凈的直流電流通過電感時(shí),其中的交流干擾信號(hào)也被變成磁感和熱能,頻率較高的最容易被電感阻抗,這就可以抑制較高頻率的干擾信號(hào)。

LC濾波電路

在線路板電源部分的電感一般是由線徑非常粗的漆包線環(huán)繞在涂有各種顏色的圓形磁芯上。而且附近一般有幾個(gè)高大的濾波鋁電解電容,這二者組成的就是上述的LC濾波電路。另外,線路板還大量采用“蛇行線+貼片鉭電容”來組成LC電路,因?yàn)樯咝芯€在電路板上來回折行,也可以看作一個(gè)小電感。

常見的磁芯磁環(huán)

鐵粉芯系列

材質(zhì)有:-2材(紅/透明)、-8材(黃/紅)、-18材(綠/紅)、-26材(黃/白)、-28材(灰/綠)、-33材(灰/黃)、-38材(灰/黑)、-40材(綠/黃)、-45材(黑色)、-52材(綠/藍(lán));尺寸:外徑大小從30到400D(注解:外徑從7.8mm到102mm)。

鐵硅鋁系列

主要u值有:60、75、90、125;尺寸:外徑大小從3.5mm到77.8mm。

兩種產(chǎn)品的規(guī)格除了主要的環(huán)形外,另有E形,棒形等,還可以根據(jù)客戶提供的各項(xiàng)參數(shù)定做。它們廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)主機(jī)板,計(jì)算機(jī)電源,電源供應(yīng)器,手機(jī)充電器,燈飾變壓調(diào)光器,不間斷電源(UPS),各種家用電器控制板等。

電感和磁珠的什么聯(lián)系與區(qū)別

1、電感是儲(chǔ)能元件,而磁珠是能量轉(zhuǎn)換(消耗)器件

2、電感多用于電源濾波回路,磁珠多用于信號(hào)回路,用于EMC對(duì)策

3、磁珠主要用于抑制電磁輻射干擾,而電感用于這方面則側(cè)重于抑制傳導(dǎo)性干擾。兩者都可用于處理EMC、EMI問題。

EMI的兩個(gè)途徑,即:輻射和傳導(dǎo),不同的途徑采用不同的抑制方法。前者用磁珠,后者用電感。

4、磁珠是用來吸收超高頻信號(hào),象一些RF電路,PLL,振蕩電路,含超高頻存儲(chǔ)器電路(DDR SDRAM,RAMBUS等)都需要在電源輸入部分加磁珠,而電感是一種蓄能元件,用在LC振蕩電路,中低頻的濾波電路等,其應(yīng)用頻率范圍很少超過50MHZ。

5、電感一般用于電路的匹配和信號(hào)質(zhì)量的控制上。一般地的連接和電源的連接。

模擬地和數(shù)字地結(jié)合的地方用磁珠。對(duì)信號(hào)線也采用磁珠。

磁珠的大?。ù_切的說應(yīng)該是磁珠的特性曲線) 取決于需要磁珠吸收的干擾波的頻率。磁珠就是阻高頻,對(duì)直流電阻低,對(duì)高頻電阻高。比如1000R@100Mhz就是說對(duì)100M頻率的信號(hào)有1000歐姆的電阻。因?yàn)榇胖榈膯挝皇前凑账谀骋活l率產(chǎn)生的阻抗來標(biāo)稱的,阻抗的單位也是歐姆。磁珠的datasheet上一般會(huì)附有頻率和阻抗的特性曲線圖。一般以100MHz為標(biāo)準(zhǔn),比如2012B601,就是指在100MHz的時(shí)候磁珠的Impedance為600歐姆。

電感的測(cè)量

電感測(cè)量的兩類儀器:RLC測(cè)量(電阻、電感、電容三種都可以測(cè)量)和電感測(cè)量儀。

電感的測(cè)量:空載測(cè)量(理論值)和在實(shí)際電路中的測(cè)量(實(shí)際值)。

由于電感使用的實(shí)際電路過多,難以類舉。所以我們就在空載情況下的測(cè)量加以解說。

電感量的測(cè)量步驟:(RLC測(cè)量)

1、熟悉儀器的操作規(guī)則(使用說明),及注意事項(xiàng)。

2、開啟電源,預(yù)備15~30分鐘。

3、選中L檔,選中測(cè)量電感量

4、把兩個(gè)夾子互夾并復(fù)位清零

5、把兩個(gè)夾子分別夾住電感的兩端,讀數(shù)值并記錄電感量

6、重復(fù)步驟4和步驟5,記錄測(cè)量值。要有5~8個(gè)數(shù)據(jù)。

7、比較幾個(gè)測(cè)量值:若相差不大(0.2uH)則取其平均值,記得電感的理論值;若相差過大()0.3 uH)則重復(fù)步驟2~步驟6,直到取到電感的理論值。

不同的儀器能測(cè)量的電感參數(shù)都有一些出入。因此,做任何測(cè)量前的熟悉你的測(cè)量儀器。你的儀器能做什么。然后按照它給你的操作說明去做即可。

比如: 電感測(cè)量儀

TH2773A 電感測(cè)量儀 (國產(chǎn))

測(cè)試頻率:100Hz、 1kHz;

測(cè)試電平:0.3v

測(cè)量參數(shù):LS,Q;

測(cè)量準(zhǔn)確度:0.3%

測(cè)量速度:8次/秒

主要功能:可設(shè)置極限:上超/下超/合格/D不合格:訊響。

TH2776 電感測(cè)量儀 (國產(chǎn))

測(cè)試頻率:100Hz、120Hz 、1kHz、10kHz、40kHz、100kHz;

測(cè)試電平:0.1V、0.3V、1V;

測(cè)量參數(shù):Ls-Q、ESR-Q、EPR-Q;

測(cè)量準(zhǔn)確度:0.05%

測(cè)量速度:1.5次/秒,5.1次/秒,20次/秒

主要功能:四檔分選,信號(hào)源監(jiān)視,測(cè)量值平均,開機(jī)自檢等,接口RS-232C 、HANDLER、PRINTER。

具體儀器的操作詳見,各自產(chǎn)品的說明書。

電感在使用過程中要注意的事項(xiàng)

電感使用的場合

潮濕與干燥、環(huán)境溫度的高低、高頻或低頻環(huán)境、要讓電感表現(xiàn)的是感性,還是阻抗特性等,都要注意。

電感的頻率特性

在低頻時(shí),電感一般呈現(xiàn)電感特性,既只起蓄能,濾高頻的特性。

但在高頻時(shí),它的阻抗特性表現(xiàn)的很明顯。有耗能發(fā)熱,感性效應(yīng)降低等現(xiàn)象。不同的電感的高頻特性都不一樣。

下面就鐵氧體材料的電感加以解說:

鐵氧體材料是鐵鎂合金或鐵鎳合金,這種材料具有很高的導(dǎo)磁率,他可以是電感的線圈繞組之間在高頻高阻的情況下產(chǎn)生的電容最小。鐵氧體材料通常在高頻情況下應(yīng)用,因?yàn)樵诘皖l時(shí)他們主要程電感特性,使得線上的損耗很小。在高頻情況下,他們主要呈電抗特性比并且隨頻率改變。實(shí)際應(yīng)用中,鐵氧體材料是作為射頻電路的高頻衰減器使用的。實(shí)際上,鐵氧體較好的等效于電阻以及電感的并聯(lián),低頻下電阻被電感短路,高頻下電感阻抗變得相當(dāng)高,以至于電流全部通過電阻。鐵氧體是一個(gè)消耗裝置,高頻能量在上面轉(zhuǎn)化為熱能,這是由他的電阻特性決定的。

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