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电感常识:参数、线圈、浸染、与磁珠的联系与差异、留心事项_电感_线圈

乖囧猫 2024-12-28 21:12:02 0

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1.1 电感的定义:

电感是导线内通过互换电流时,在导线的内部及其周围产生交变磁通,导线的磁通量与生产此磁通的电流之比。

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当电感中通过直流电流时,其周围只呈现固定的磁力线,不随韶光而变革;可是当在线圈中通过互换电流时,其周围将呈现出随韶光而变革的磁力线。
根据法拉弟电磁感应定律---磁生电来剖析,变革的磁力线在线圈两端会产生感应电势,此感应电势相称于一个“新电源”。
当形成闭合回路时,此感应电势就要产生感应电流。
由楞次定律知道感应电流所产生的磁力线总量要力争阻挡原来磁力线的变革的。

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(图片来自网络侵删)

由于原来磁力线变革来源于外加交变电源的变革,故从客不雅观效果看,电感线圈有阻挡互换电路中电流变革的特性。
电感线圈有与力学中的惯性相类似的特性,在电学上取名为“自感应”,常日在拉开闸刀开关或接通闸刀开关的瞬间,会发生火花,这便是自感征象产生很高的感应电势所造成的。

micro coil and capacitors mounted on base plate

总之,当电感线圈接到互换电源上时,线圈内部的磁力线将随电流的交变而时候在变革着,致使线圈不断产生电磁感应。
这种因线圈本身电流的变革而产生的电动势,称为“自感电动势”。

由此可见,电感量只是一个与线圈的圈数、大小形状和介质有关的一个参量,它是电感线圈惯性的量度而与外加电流无关。

1.2 电感线圈与变压器

电感线圈:导线中有电流时,其周围即建立磁场。
常日我们把导线绕成线圈,以增强线圈内部的磁场。
电感线圈便是据此把导线(漆包线、纱包或裸导线)一圈靠一圈(导线间彼此相互绝缘)地绕在绝缘管(绝缘体、铁芯或磁芯)上制成的。
一样平常情形,电感线圈只有一个绕组。

变压器:电感线圈中流过变革的电流时,不但在自身两端产生感应电压,而且能使附近的线圈中产生感应电压,这一征象叫互感。
两个彼此不连接但又靠近,相互间存在电磁感应的线圈一样平常叫变压器。

许多工业环形扼流圈的选择

1.3电感的符号与单位

电感符号:L

电感单位:亨(H)、毫亨(mH)、微亨(uH),1H=101010mH=101010101010uH。

1.4电感的分类:

按电情感势分类:固定电感、可变电感。

按导磁体性子分类:空芯线圈、铁氧体线圈、铁芯线圈、铜芯线圈。

按事情性子分类:天线线圈、振荡线圈、扼流线圈、陷波线圈、偏转线圈。

按绕线构造分类:单层线圈、多层线圈、蜂房式线圈。

按事情频率分类:高频线圈、低频线圈。

按构造特点分类:磁芯线圈、可变电感线圈、色码电感线圈、无磁芯线圈等。

二、电感的紧张特性参数

2.1 电感量L

电感量L表示线圈本身固有特性,与电流大小无关。
除专门的电感线圈(色码电感)外,电感量一样平常不专门标注在线圈上,而以特定的名称标注。

2.2 感抗XL

电感线圈对互换电流阻碍浸染的大小称感抗XL,单位是欧姆。
它与电感量L和互换电频率f的关系为XL=2πfL

2.3 品质成分Q

印刷电路板特写的电子组件

品质成分Q是表示线圈质量的一个物理量,Q为感抗XL与其等效的电阻的比值,即:Q=XL/R。
线圈的Q值愈高,回路的损耗愈小。
线圈的Q值与导线的直流电阻,骨架的介质损耗,屏蔽罩或铁芯引起的损耗,高频趋肤效应的影响等成分有关。
线圈的Q值常日为几十到几百。
采取磁芯线圈,多股粗线圈均可提高线圈的Q值。

2.4 分布电容

线圈的匝与匝间、线圈与屏蔽罩间、线圈与底版间存在的电容被称为分布电容。
分布电容的存在使线圈的Q值减小,稳定性变差,因而线圈的分布电容越小越好。
采取分段绕法可减少分布电容。

2.5 许可偏差:电感量实际值与标称之差除以标称值所得的百分数。

2.6 标称电流:指线圈许可通过的电流大小,常日用字母A、B、C、D、E分别表示,标称电流值为50mA、150mA、300mA、700mA、1600mA。

三、常用电感线圈

3.1 单层线圈

单层线圈是用绝缘导线一圈挨一圈地绕在纸筒或胶木骨架上。
如晶体管收音机中波天线线圈。

3.2 蜂房式线圈

环形电感线圈

如果所绕制的线圈,其平面不与旋转面平行,而是相交成一定的角度,这种线圈称为蜂房式线圈。
而其旋转一周,导线来回弯折的次数,常称为折点数。
蜂房式绕法的优点是体积小,分布电容小,而且电感量大。
蜂房式线圈都是利用蜂房绕线机来绕制,折点越多,分布电容越小

3.3 铁氧体磁芯和铁粉芯线圈

线圈的电感量大小与有无磁芯有关。
在空芯线圈中插入铁氧体磁芯,可增加电感量和提高线圈的品质成分。

3.4 铜芯线圈

铜芯线圈在超短波范围运用较多,利用旋动铜芯在线圈中的位置来改变电感量,这种调度比较方便、耐用。

3.5 色码电感线圈

是一种高频电感线圈,它是在磁芯上绕上一些漆包线后再用环氧树脂或塑料封装而成。
它的事情频率为10KHz至200MHz,电感量一样平常在0.1uH到3300uH之间。
色码电感器是具有固定电感量的电感器,其电感量标志方法同电阻一样以色环来标记。
其单位为uH。

3.6 阻流圈(扼流圈)

限定互换电通过的线圈称阻流圈,分高频阻流圈和低频阻流圈。

3.7 偏转线圈

偏转线圈是电视机扫描电路输出级的负载,偏转线圈哀求:偏转灵敏度高、磁场均匀、Q值高、体积小、价格低。

四、电感在电路中的浸染

基本浸染:滤波、振荡、延迟、陷波等

toriodal suppressor

形象说法:“通直流,阻互换”

细化讲授:在电子线路中,电感线圈对互换有限流浸染,它与电阻器或电容器能组成高通或低通滤波器、移相电路及谐振电路等;变压器可以进行互换耦合、变压、变流和阻抗变换等。

由感抗XL=2πfL知,电感L越大,频率f越高,感抗就越大。
该电感器两端电压的大小与电感L成正比,还与电流变革速率△i/△t成正比,这关系也可用下式表示:

电感线圈也是一个储能元件,它以磁的形式储存电能,储存的电能大小可用下式表示:WL=1/2Li2。

可见,线圈电感量越大,流过越大,储存的电能也就越多。

电感的符号

电感量的标称:直标式、色环标式、无标式

电感方向性:无方向

检讨电感好坏方法:用电感丈量仪丈量其电感量;用万用表丈量其通断,空想的电感电阻很小,近乎为零。

五、电感的型号、规格及命名。

国内外有浩瀚的电感生产厂家,个中名牌厂家有SAMUNG、PHI、TDK、AVX、VISHAY、NEC、KEMET、ROHM等。

5.1 片状电感

电感量:10NH~1MH

材料:铁氧体绕线型陶瓷叠层

精度:J=±5%K=±10%M=±20%

尺寸:04020603080510081206121018121008=2.5mm2.0mm1210=3.2mm2.5mm

5.2 功率电感

电感量:1NH~20MH

带屏蔽、不带屏蔽

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

5.3 片状磁珠

种类:CBG(普通型)阻抗:5Ω~3KΩ

CBH(大电流)阻抗:30Ω~120Ω

CBY(尖峰型)阻抗:5Ω~2KΩ

规格:0402/0603/0805/1206/1210/1806(贴片磁珠)

规格:SMB302520/SMB403025/SMB853025(贴片大电流磁珠)

5.4插件磁珠

规格:RH3.5

5.5 色环电感

电感量:0.1uH~22MH

尺寸:0204、0307、0410、0512

豆形电感: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%

插件的色环电感

读法:同色环电阻的标示

5.6 立式电感

电感量:0.1uH~3MH

规格:PK0455/PK0608/PK0810/PK0912

5.7 轴向滤波电感

规格:LGC0410/LGC0513/LGC0616/LGC1019

电感量:0.1uH-10mH。

额定电流:65mA~10A。

Q值高,价位一样平常较低,自谐振频率高。

5.8 磁环电感

规格:TC3026/TC3726/TC4426/TC5026

尺寸(单位mm):3.25~15.88

5.9 空气芯电感

空气芯电感为了取得较大的电感值,每每要用较多的漆包线绕成,而为了减少电感本身的线路电阻对直流电流的影响,要采取线径较粗的漆包线。
但在一些体积较少的产品中,采取很重很大的空气芯电感不太现实,不但增加本钱,而且限定了产品的体积。
为了提高电感值而保持较轻的重量,我们可以在空气芯电感中插入磁心、铁心,提高电感的自感能力,借此提高电感值。
目前,在打算机中,绝大部分是磁心电感。

六、电感在电路中的运用

电感在电路最常见的功能便是与电容一起,组成LC滤波电路。
我们已经知道,电容具有“阻直流,通互换”的本领,而电感则有“通直流,阻互换”的功能。
如果把伴有许多滋扰旗子暗记的直流电通过LC滤波电路(如图),那么,互换滋扰旗子暗记将被电容变成热能花费掉;变得比较纯净的直流电流利过电感时,个中的互换滋扰旗子暗记也被变成磁感和热能,频率较高的最随意马虎被电感阻抗,这就可以抑制较高频率的滋扰旗子暗记。

Circuit board with capacitors, inductors and

LC滤波电路

在线路板电源部分的电感一样平常是由线径非常粗的漆包线环抱在涂有各种颜色的圆形磁芯上。
而且附近一样平常有几个高大的滤波铝电解电容,这二者组成的便是上述的LC滤波电路。
其余,线路板还大量采取“蛇行线+贴片钽电容”来组成LC电路,由于蛇行线在电路板上来回折行,也可以看作一个小电感。

七、常见的磁芯磁环

铁粉芯系列

材质有:-2材(红/透明)、-8材(黄/红)、-18材(绿/红)、-26材(黄/白)、-28材(灰/绿)、-33材(灰/黄)、-38材(灰/黑)、-40材(绿/黄)、-45材(玄色)、-52材(绿/蓝);尺寸:外径大小从30到400D(表明:外径从7.8mm到102mm)。

铁硅铝系列

紧张u值有:60、75、90、125;尺寸:外径大小从3.5mm到77.8mm。

两种产品的规格除了紧张的环形外,另有E形,棒形等,还可以根据客户供应的各项参数定做。
它们广泛运用于打算机主机板,打算机电源,电源供应器,手机充电器,灯饰变压调光器,不间断电源(UPS),各种家用电器掌握板等。

八、电感与磁珠的联系与差异

1、电感是储能元件,而磁珠是能量转换(花费)器件

2、电感多用于电源滤波回路,磁珠多用于旗子暗记回路,用于EMC对策

3、磁珠紧张用于抑制电磁辐射滋扰,而电感用于这方面则侧重于抑制传导性滋扰。
两者都可用于处理EMC、EMI问题。
EMI的两个路子,即:辐射和传导,不同的路子采取不同的抑制方法。
前者用磁珠,后者用电感。

4、磁珠是用来接管超高频旗子暗记,象一些RF电路,PLL,振荡电路,含超高频存储器电路(DDRSDRAM,RAMBUS等)都须要在电源输入部分加磁珠,而电感是一种蓄能元件,用在LC振荡电路,中低频的滤波电路等,其运用频率范围很少超过50MHZ。

5、电感一样平常用于电路的匹配和旗子暗记质量的掌握上。
一样平常地的连接和电源的连接。
在仿照地和数字地结合的地方用磁珠。
对旗子暗记线也采取磁珠。

磁珠的大小(确切的说该当是磁珠的特性曲线)取决于须要磁珠接管的滋扰波的频率。
磁珠便是阻高频,对直流电阻低,对高频电阻高。
比如1000R@100Mhz便是说对100M频率的旗子暗记有1000欧姆的电阻。
由于磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的,阻抗的单位也是欧姆。
磁珠的datasheet上一样平常会附有频率和阻抗的特性曲线图。
一样平常以100MHz为标准,比如2012B601,便是指在100MHz的时候磁珠的Impedance为600欧姆。

九、部分电感的打算公式

9.1 环形电感

针对环形CORE,有以下公式可利用:(IRON)

L=N2ALL=电感量(H)AL=感应系数

H-DC=0.4πNI/lN==绕线匝数(圈)

H-DC=直流磁化力I=通过电流(A)l=磁路长度(cm)

l及AL值大小,可参照Micrometa对照表。
例如:以T50-52材,绕线5圈半,其L值为T50-52(表示OD为0.5英寸),经查表其AL值约为33nH

L=33(5.5)2=998.25nH≈1μH

当通过10A电流时,其L值变革可由l=3.74(查表)

H-DC=0.4πNI/l=0.4×3.14×5.5×10/3.74=18.47(查表后)

即可理解L值低落程度(μi%)

9.2 电感打算

先容一个履历公式

L=(kμ0μsN2S)/l

个中

μ0为真空磁导率=4π10(-7)。
(10的负七次方)

μs为线圈内部磁芯的相对磁导率,空心线圈时μs=1

N2为线圈圈数的平方

S线圈的截面积,单位为平方米

l线圈的长度,单位为米

k系数,取决于线圈的半径(R)与长度(l)的比值。

打算出的电感量的单位为亨利。

以上均为理论值,实际的电量以实测为准。

十、电感的丈量

电感丈量的两类仪器:RLC丈量(电阻、电感、电容三种都可以丈量)和电感丈量仪。

电感的丈量:空载丈量(理论值)和在实际电路中的丈量(实际值)。

由于电感利用的实际电途经多,难以类举。
以是我们就在空载情形下的丈量加以讲授。

电感量的丈量步骤:(RLC丈量)

1、熟习仪器的操作规则(利用解释),及把稳事变。

2、开启电源,预备15~30分钟。

3、选中L档,选中丈量电感量

4、把两个夹子互夹并复位清零

5、把两个夹子分别夹住电感的两端,读数值并记录电感量

6、重复步骤4和步骤5,记录丈量值。
要有5~8个数据。

7、比较几个丈量值:若相差不大(0.2uH)则取其均匀值,记得电感的理论值;若相差过大()0.3uH)则重复步骤2~步骤6,直到取到电感的理论值。

不同的仪器能丈量的电感参数都有一些出入。
因此,做任何丈量前的熟习你的丈量仪器。
你的仪器能做什么。
然后按照它给你的操作解释去做即可。

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十一、电感在利用过程中要把稳的事变

11.1 电感利用的场合

湿润与干燥、环境温度的高低、高频或低频环境、要让电感表现的是感性,还是阻抗特性等,都要把稳。

11.2 电感的频率特性

在低频时,电感一样平常呈现电感特性,既只起蓄能,滤高频的特性。

但在高频时,它的阻抗特性表现的很明显。
有耗能发热,感性效应降落等征象。
不同的电感的高频特性都不一样。

下面就铁氧体材料的电感加以讲授:

铁氧体材料是铁镁合金或铁镍合金,这种材料具有很高的导磁率,他可以是电感的线圈绕组之间在高频高阻的情形下产生的电容最小。
铁氧体材料常日在高频情形下运用,由于在低频时他们紧张程电感特性,使得线上的损耗很小。
在高频情形下,他们紧张呈电抗特性比并且随频率改变。
实际运用中,铁氧体材料是作为射频电路的高频衰减器利用的。
实际上,铁氧体较好的等效于电阻以及电感的并联,低频下电阻被电感短路,高频下电感阻抗变得相称高,以至于电流全部通过电阻。
铁氧体是一个花费装置,高频能量在上面转化为热能,这是由他的电阻特性决定的。

11.3 电感设计要承受的最大电流,及相应的发热情形。

11.4 利用磁环时,对照上面的磁环部分,找出对应的L值,对应材料的利用范围。

11.5 把稳导线(漆包线、纱包或裸导线),常用的漆包线。
要找出最适宜的线经。

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