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電子工程師的自我修養 - 電感

  • 電感的基本知識

電感是導線内通過交流電流時,在導線的内部及其周圍産生交變磁通,導線的磁通量與生産此磁通的電流之比。

電感線圈也是一個儲能元件,它以磁的形式儲存電能,儲存的電能大小可用下式表示:

電子工程師的自我修養 - 電感

電感量隻是一個與線圈的圈數、大小形狀和媒體有關的一個參量,它是電感線圈慣性的量度而與外加電流無關。任何時刻,電感元件兩端的電壓與該時刻的電流變化率成正比(通直阻交)

由于電感上的電壓為有限值,故電感中的電流不躍變,為記憶元件(線性時不變)

  • 電感模型

理想電感   純電感R=jwL電阻随頻率增加而變大

電子工程師的自我修養 - 電感

實際電感   R為材料損耗  C為寄生電容 Rdc為直流電阻

電子工程師的自我修養 - 電感
  • 電感分類

電感按形式分類可分為固定電感、可變電感 ;按導磁體 ;

按導磁體性質分類可分為空芯、鐵氧體、鐵芯、銅芯線圈;

按工作性質分類可分為天線、振蕩、扼流、陷波、偏轉線圈;

按線線結構分類可分為單層、多層、蜂房式線圈。

有鐵芯和無鐵芯的差別:線上圈加入鐵磁物質為的是使同樣大的電流産生的磁鍊成百上千倍增加,但由于鐵磁物質的導磁系數 随電流I變化,使韋安特性曲線不再是過原點的直線,當電流大時,磁通因飽和而變化轉緩,故隻有特定電流範圍内,才能用線性非時變電感 作近似模型。此外,鐵芯線圈還具有磁滞現象(金屬的導磁率都大于1,能使磁力線的匝數顯著增加)

  • 電感的作用

電感作用:其作用有很多,如根據電路的不同可起到阻流、濾波、耦合、振蕩、隔離、感應、偏轉、電路補償、能量轉換傳輸、電壓變換等。

  1. 蓄電元件的功能(dc/dc電路)
  2. 電感的電壓不能突變,當向電感上加電壓時儲存能量(水庫作用)
  3. 濾波,平滑波形。濾除衰減脈沖中包含的高頻成分。 
  4. 抑制交流成分,僅使直流成分通過。

特性參數

  1. 電感量L:除專門的電感線圈(色碼電感)外,電感量一般不專門标注線上圈上,而以特定的名稱标注。
  2. 感抗XL:感線圈對交流電流阻礙作用的大小稱感抗XL,機關是歐姆。它與電感量L和交流電頻率f的關系為XL=2 πfL
  3. 品質因素Q:是表示線圈品質的一個實體量。線圈的Q值愈高,回路的損耗愈小。采用磁芯線圈,多股粗線圈均可提高線圈的Q值。
  4. Rdc是銅損電阻,Rac磁芯損耗阻,Rd媒體損耗
  5. 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。擾亂減小Q 。
  6. 允許誤差:電感量實際值與标稱之差除以标稱值所得的百分數。
  7. 标稱電流:指線圈允許通過的電流大小,通常用字母A、B、C、D、E分别表示,标稱電流值為50mA、150mA、300mA 、700mA 、1600mA 。
  • 直流重疊特性

電子工程師的自我修養 - 電感

測量L值時 持續通過直流電流 會導緻L值降低。

L降低30%的電流 為直流重疊允許電流。

  • 溫升特性

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電感持續通過直流電流,文都也會随之上升。

使溫度上升40℃的電流 為溫升允許電流。

疊層電感

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疊層電感的磁束洩漏比繞線電感的少,可以阻止噪音幹擾使電源電路保持穩定。另外,磁束洩漏少還能夠使電源電路和周邊的信号線等的電磁耦合減弱,抑制噪音誘發的信号純度劣化。

L=(Vin-Vout)×Vout/Irip×Vin×fsw

Vin:輸入電壓[V]、

Vout:輸出電壓[V]、

Irip:紋形電流[ Ap-p]、

Fsw:轉換頻率[Hz]

電感值大的時候、輸出電容的容量就會變小、

電感值變小的時候、輸出電容的容量又會變大,是以需要确定最适合的數值。

紋形電流是輸出電流的20% ~ 30%可以作為一個判斷的标準。

常見電感符号

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