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杰紳干貨:一文讀懂電感

發布時間:2017-02-28 17:25:00 瀏覽:8次 責任編輯:深圳杰紳電子

  電感器(Inductor)是能夠把電能轉化為磁能而存儲起來的元件,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(匝數)、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,即當通過閉合回路的電流改變時,會出現電動勢來抵抗電流的改變。


  具體電感的定義:

  電感是導線內通過交流電流時,在導線的內部及其周圍產生交變磁通,導線的磁通量與生產此磁通的電流之比。L=ψ/I

  電感的符號與單位

  電感符號: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。

  按導磁體性質分類:空芯線圈、鐵氧體線圈、鐵芯線圈、銅芯線圈。

  按工作性質分類:天線線圈、振蕩線圈、扼流線圈、陷波線圈、偏轉線圈。

  按繞線結構分類: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。

  按結構特點分類: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

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

  感抗XL:電感線圈對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的關系為感抗計算公式:XL=2πfL

  品質因素Q:表示線圈質量的一個物理量,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值與導線的直流電阻,骨架的介質損耗,屏蔽罩或鐵芯引起的損耗,高頻趨膚效應的影響等因素有關。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:電感量實際值與標稱之差除以標稱值所得的百分數。

  標稱電流: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,標稱電流值為50mA 、150mA 、300mA 、700mA 、1600mA 。


  電感的符號

  電感量的標稱:直標式、色環標式、無標式

  電感方向性:無方向

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


  電感的型號、規格及命名

  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

  規格:0402/0603/0805/1206/1210/1806(貼片磁珠)

  規格:SMB302520/SMB403025/SMB853025(貼片大電流磁珠)


  電感在電路中的應用

  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。我們已經知道,電容具有“阻直流,通交流”的本領,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的直流電通過LC濾波電路(如圖),那么,交流干擾信號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,其中的交流干擾信號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。


  電感和磁珠的什么聯系與區別

  1、電感是儲能元件,而磁珠是能量轉換(消耗)器件

  2、電感多用于電源濾波回路,磁珠多用于信號回路,用于EMC對策

  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重于抑制傳導性干擾。兩者都可用于處理EMC、EMI問題。

  EMI的兩個途徑,即:輻射和傳導,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,象一些RF電路,PLL,振蕩電路,含超高頻存儲器電路(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質量的控制上。一般地的連接和電源的連接。

  在模擬地和數字地結合的地方用磁珠。對信號線也采用磁珠。

  磁珠的大小(確切的說應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,對直流電阻低,對高頻電阻高。比如1000R@100Mhz就是說對100M頻率的信號有1000歐姆的電阻。因為磁珠的單位是按照它在某一頻率產生的阻抗來標稱的,阻抗的單位也是歐姆。磁珠的datasheet上一般會附有頻率和阻抗的特性曲線圖。一般以100MHz為標準,比如2012B601,就是指在100MHz的時候磁珠的Impedance為600歐姆。


  電感的測量

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

  電感的測量:空載測量(理論值)和在實際電路中的測量(實際值)。

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

  電感量的測量步驟:(RLC測量)

  1、熟悉儀器的操作規則(使用說明),及注意事項。

  2、開啟電源,預備15~30分鐘。

  3、選中L檔,選中測量電感量

  4、把兩個夾子互夾并復位清零

  5、把兩個夾子分別夾住電感的兩端,讀數值并記錄電感量

  6、重復步驟4和步驟5,記錄測量值。要有5~8個數據。

  7、比較幾個測量值: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)則重復步驟2~步驟6,直到取到電感的理論值。

  不同的儀器能測量的電感參數都有一些出入。因此,做任何測量前的熟悉你的測量儀器。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:

  電感測量儀

  TH2773A 電感測量儀 (國產)

  測試頻率:100Hz、 1kHz;

  測試電平:0.3v

  測量參數:LS,Q;

  測量準確度:0.3%

  測量速度:8次/秒

  主要功能:可設置極限:上超/下超/合格/D不合格:訊響。

  TH2776 電感測量儀 (國產)

  測試頻率:100Hz、120Hz 、1kHz、10kHz、40kHz、100kHz;

  測試電平:0.1V、0.3V、1V;

  測量參數:Ls-Q、ESR-Q、EPR-Q;

  測量準確度:0.05%

  測量速度:1.5次/秒,5.1次/秒,20次/秒

  主要功能:四檔分選,信號源監視,測量值平均,開機自檢等,接口:RS-232C 、HANDLER、PRINTER。

  具體儀器的操作詳見,各自產品的說明書。


  電感在使用過程中要注意的事項

  電感使用的場合:潮濕與干燥、環境溫度的高低、高頻或低頻環境、要讓電感表現的是感性,還是阻抗特性等,都要注意。


  電感的頻率特性

  在低頻時,電感一般呈現電感特性,既只起蓄能,濾高頻的特性。

  但在高頻時,它的阻抗特性表現的很明顯。有耗能發熱,感性效應降低等現象。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生的電容最小。鐵氧體材料通常在高頻情況下應用,因為在低頻時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。實際應用中,鐵氧體材料是作為射頻電路的高頻衰減器使用的。實際上,鐵氧體較好的等效于電阻以及電感的并聯,低頻下電阻被電感短路,高頻下電感阻抗變得相當高,以至于電流全部通過電阻。鐵氧體是一個消耗裝置,高頻能量在上面轉化為熱能,這是由他的電阻特性決定的。

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