從七個方麵詳解電感,工程師必備
發布時間:2012-12-28 責任編輯:easonxu
【導讀】電感是電子電路技術中非常重要的器件,電感的基本作用為濾波、振蕩、延遲和陷波等,熟知電感的參數、類型和磁芯磁環,對電感的選型有很大的幫助。
電(dian)感(gan)是(shi)導(dao)線(xian)內(nei)通(tong)過(guo)交(jiao)流(liu)電(dian)流(liu)時(shi),在(zai)導(dao)線(xian)的(de)內(nei)部(bu)及(ji)其(qi)周(zhou)圍(wei)產(chan)生(sheng)交(jiao)變(bian)磁(ci)通(tong),導(dao)線(xian)的(de)磁(ci)通(tong)量(liang)與(yu)生(sheng)產(chan)此(ci)磁(ci)通(tong)的(de)電(dian)流(liu)之(zhi)比(bi)。當(dang)電(dian)感(gan)中(zhong)通(tong)過(guo)直(zhi)流(liu)電(dian)流(liu)時(shi),其(qi)周(zhou)圍(wei)隻(zhi)呈(cheng)現(xian)固(gu)定(ding)的(de)磁(ci)力(li)線(xian),不(bu)隨(sui)時(shi)間(jian)而(er)變(bian)化(hua);可是當在線圈中通過交流電流時,其周圍將呈現出隨時間而變化的磁力線。根據法拉弟電磁感應定律-磁生電來分析,變化的磁力線在線圈兩端會產生感應電勢,此感應電勢相當於一個“新電源”。
dangxingchengbihehuilushi,ciganyingdianshijiuyaochanshengganyingdianliu。youlengcidinglvzhidaoganyingdianliusuochanshengdecilixianzongliangyaolituzuzhiyuanlaicilixiandebianhuade。youyuyuanlaicilixianbianhualaiyuanyuwaijiajiaobiandianyuandebianhua,gucongkeguanxiaoguokan,dianganxianquanyouzuzhijiaoliudianluzhongdianliubianhuadetexing。dianganxianquanyouyulixuezhongdeguanxingxiangleisidetexing,zaidianxueshangqumingwei“自感應”,通tong常chang在zai拉la開kai閘zha刀dao開kai關guan或huo接jie通tong閘zha刀dao開kai關guan的de瞬shun間jian,會hui發fa生sheng火huo花hua,這zhe就jiu是shi自zi感gan現xian象xiang產chan生sheng很hen高gao的de感gan應ying電dian勢shi所suo造zao成cheng的de。總zong之zhi,當dang電dian感gan線xian圈quan接jie到dao交jiao流liu電dian源yuan上shang時shi,線xian圈quan內nei部bu的de磁ci力li線xian將jiang隨sui電dian流liu的de交jiao變bian而er時shi刻ke在zai變bian化hua著zhe,致zhi使shi線xian圈quan不bu斷duan產chan生sheng電dian磁ci感gan應ying。這zhe種zhong因yin線xian圈quan本ben身shen電dian流liu的de變bian化hua而er產chan生sheng的de電dian動dong勢shi,稱cheng為wei“自感電動勢”。由此可見,電感量隻是一個與線圈的圈數、大小形狀和介質有關的一個參量,它是電感線圈慣性的量度而與外加電流無關。
電感基礎介紹
1 電感線圈與變壓器
電感線圈:導線中有電流時,其周圍即建立磁場。通常我們把導線繞成線圈,以增強線圈內部的磁場。電感線圈就是據此把導線(漆包線、紗包或裸導線)一圈靠一圈(導線間彼此互相絕緣)地繞在絕緣管(絕緣體、鐵芯或磁芯)上製成的。一般情況,電感線圈隻有一個繞組。變壓器:dianganxianquanzhongliuguobianhuadedianliushi,budanzaizishenliangduanchanshengganyingdianya,erqienengshifujindexianquanzhongchanshengganyingdianya,zheyixianxiangjiaohugan。lianggebicibulianjiedanyoukaojin,xianghujiancunzaidianciganyingdexianquanyibanjiaobianyaqi。
2 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),1H=103mH=106uH。
電感量的標稱:直標式、色環標式、無標式
電感方向性:無方向
3 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。
4 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”
細化解說:在電子線路中,電感線圈對交流有限流作用,它與電阻器或電容器能組成高通或低通濾波器、移相電路及諧振電路等;變壓器可以進行交流耦合、變壓、變流和阻抗變換等。由感抗XL=2πf L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成正比,這關係也可用下式表示: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:WL=1/2 Li2。可見,線圈電感量越大,流過越大,儲存的電能也就越多。電感在電路最常見的作用就是與電容一起,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。如果把伴有許多幹擾信號的直流電通過LC濾波電路,那麼,交流幹擾信號將被電容變成熱能消耗掉;變(bian)得(de)比(bi)較(jiao)純(chun)淨(jing)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)電(dian)感(gan)時(shi),其(qi)中(zhong)的(de)交(jiao)流(liu)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)也(ye)被(bei)變(bian)成(cheng)磁(ci)感(gan)和(he)熱(re)能(neng),頻(pin)率(lv)較(jiao)高(gao)的(de)最(zui)容(rong)易(yi)被(bei)電(dian)感(gan)阻(zu)抗(kang),這(zhe)就(jiu)可(ke)以(yi)抑(yi)製(zhi)較(jiao)高(gao)頻(pin)率(lv)的(de)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)。Clvbodianluzaixianlubandianyuanbufendedianganyibanshiyouxianjingfeichangcudeqibaoxianhuanraozaituyougezhongyansedeyuanxingcixinshang。erqiefujinyibanyoujigegaodadelvbolvdianjiedianrong,zheerzhezuchengdejiushishangshudeLC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,因為蛇行線在電路板上來回折行,也可以看作一個小電感。
電感的主要特性參數
1 電感量L
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。
2 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的關係為XL=2πf L
3 品質因素Q
品質因素Q是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。
4 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。
5 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。
6 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。
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常用電感線圈
1 單層線圈
單層線圈是用絕緣導線一圈挨一圈地繞在紙筒或膠木骨架上。如晶體管收音機中波天線線圈。
2 蜂房式線圈
如(ru)果(guo)所(suo)繞(rao)製(zhi)的(de)線(xian)圈(quan),其(qi)平(ping)麵(mian)不(bu)與(yu)旋(xuan)轉(zhuan)麵(mian)平(ping)行(xing),而(er)是(shi)相(xiang)交(jiao)成(cheng)一(yi)定(ding)的(de)角(jiao)度(du),這(zhe)種(zhong)線(xian)圈(quan)稱(cheng)為(wei)蜂(feng)房(fang)式(shi)線(xian)圈(quan)。而(er)其(qi)旋(xuan)轉(zhuan)一(yi)周(zhou),導(dao)線(xian)來(lai)回(hui)彎(wan)折(zhe)的(de)次(ci)數(shu),常(chang)稱(cheng)為(wei)折(zhe)點(dian)數(shu)。蜂(feng)房(fang)式(shi)繞(rao)法(fa)的(de)優(you)點(dian)是(shi)體(ti)積(ji)小(xiao),分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)小(xiao),而(er)且(qie)電(dian)感(gan)量(liang)大(da)。蜂(feng)房(fang)式(shi)線(xian)圈(quan)都(dou)是(shi)利(li)用(yong)蜂(feng)房(fang)繞(rao)線(xian)機(ji)來(lai)繞(rao)製(zhi),折(zhe)點(dian)越(yue)多(duo),分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)越(yue)小(xiao)
3 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。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因素。
4 銅芯線圈
銅芯線圈在超短波範圍應用較多,利用旋動銅芯在線圈中的位置來改變電感量,這種調整比較方便、耐用。
5 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後再用環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,其電感量標誌方法同電阻一樣以色環來標記。其單位為uH。限製交流電通過的線圈稱阻流圈,分高頻阻流圈和低頻阻流圈。
6 偏轉線圈
偏轉線圈是電視機掃描電路輸出級的負載,偏轉線圈要求:偏轉靈敏度高、磁場均勻、Q值高、體積小、價格低。
電感的型號、規格及命名
國內外有眾多的電感生產廠家,其中名牌廠家有SAMUNG、PHI、TDK、AVX、VISHAY、NEC、KEMET、ROHM等。
1 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: 0 4 0 2 0 6 0 3 0 8 0 5 10 0 8 12 0 6 1210 1812 10 0 8 =2 . 5mm* 2 .0 mm1210=3.2mm*2.5mm
2 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;
3 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
規格:0402/0603/0805/1206/1210/1806(貼片磁珠)
規格:SMB302520/SMB403025/SMB853025(貼片大電流磁珠)
4 插件磁珠
規格:RH3.5
5 色環電感
電感量:0.1uH~22MH
尺寸:0204、0307、0410、0512
6 立式電感
電感量:0.1uH~3MH
規格:PK0455/PK0608/PK0810/PK0912
7 軸向濾波電感
規格:LGC0410/LGC0513/LGC0616/LGC1019
電感量:0.1uH-10mH。
額定電流:65mA~10A。
Q值高,價位一般較低,自諧振頻率高。
8 磁環電感
規格:TC3026/TC3726/TC4426/TC5026
尺寸(單位mm):3. 25~15. 88
9 空氣芯電感
空(kong)氣(qi)芯(xin)電(dian)感(gan)為(wei)了(le)取(qu)得(de)較(jiao)大(da)的(de)電(dian)感(gan)值(zhi),往(wang)往(wang)要(yao)用(yong)較(jiao)多(duo)的(de)漆(qi)包(bao)線(xian)繞(rao)成(cheng),而(er)為(wei)了(le)減(jian)少(shao)電(dian)感(gan)本(ben)身(shen)的(de)線(xian)路(lu)電(dian)阻(zu)對(dui)直(zhi)流(liu)電(dian)流(liu)的(de)影(ying)響(xiang),要(yao)采(cai)用(yong)線(xian)徑(jing)較(jiao)粗(cu)的(de)漆(qi)包(bao)線(xian)。但(dan)在(zai)一(yi)些(xie)體(ti)積(ji)較(jiao)少(shao)的(de)產(chan)品(pin)中(zhong),采(cai)用(yong)很(hen)重(zhong)很(hen)大(da)的(de)空(kong)氣(qi)芯(xin)電(dian)感(gan)不(bu)太(tai)現(xian)實(shi),不(bu)但(dan)增(zeng)加(jia)成(cheng)本(ben),而(er)且(qie)限(xian)製(zhi)了(le)產(chan)品(pin)的(de)體(ti)積(ji)。為(wei)了(le)提(ti)高(gao)電(dian)感(gan)值(zhi)而(er)保(bao)持(chi)較(jiao)輕(qing)的(de)重(zhong)量(liang),我(wo)們(men)可(ke)以(yi)在(zai)空(kong)氣(qi)芯(xin)電(dian)感(gan)中(zhong)插(cha)入(ru)磁(ci)心(xin)、鐵心,提高電感的自感能力,借此提高電感值。目前,在計算機中,絕大部分是磁心電感。
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常見的磁芯磁環
鐵粉芯係列
材質有:-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);尺寸:外徑大小從30到400D(注解:外徑從7.8mm到102mm)。
鐵矽鋁係列
主要u值有:60、75、90、125;尺寸:外徑大小從3.5mm到77.8mm。兩種產品的規格除了主要的環形外,另有E形xing,棒bang形xing等deng,還hai可ke以yi根gen據ju客ke戶hu提ti供gong的de各ge項xiang參can數shu定ding做zuo。它ta們men廣guang泛fan應ying用yong於yu計ji算suan機ji主zhu機ji板ban,計ji算suan機ji電dian源yuan,電dian源yuan供gong應ying器qi,手shou機ji充chong電dian器qi,燈deng飾shi變bian壓ya調tiao光guang器qi,不bu間jian斷duan電dian源yuan(UPS),各種家用電器控製板等。
電感在使用過程中要注意的事項
1 電感使用的場合
潮濕與幹燥、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。
2 電感的頻率特性
在zai低di頻pin時shi,電dian感gan一yi般ban呈cheng現xian電dian感gan特te性xing,既ji隻zhi起qi蓄xu能neng,濾lv高gao頻pin的de特te性xing。但dan在zai高gao頻pin時shi,它ta的de阻zu抗kang特te性xing表biao現xian的de很hen明ming顯xian。有you耗hao能neng發fa熱re,感gan性xing效xiao應ying降jiang低di等deng現xian象xiang。不bu同tong的de電dian感gan的de高gao頻pin特te性xing都dou不bu一yi樣yang。下xia麵mian就jiu鐵tie氧yang體ti材cai料liao的de電dian感gan加jia以yi解jie說shuo:tieyangticailiaoshitiemeihejinhuotieniehejin,zhezhongcailiaojuyouhengaodedaocilv,takeyishidiangandexianquanraozuzhijianzaigaopingaozudeqingkuangxiachanshengdedianrongzuixiao。tieyangticailiaotongchangzaigaopinqingkuangxiayingyong,yinweizaidipinshitamenzhuyaochengdiangantexing,shidexianshangdesunhaohenxiao。zaigaopinqingkuangxia,tamenzhuyaochengdiankangtexingbibingqiesuipinlvgaibian。shijiyingyongzhong,tieyangticailiaoshizuoweishepindianludegaopinshuaijianqishiyongde。shijishang,tieyangtijiaohaodedengxiaoyudianzuyijidiangandebinglian,dipinxiadianzubeidianganduanlu,gaopinxiadianganzukangbiandexiangdanggao,yizhiyudianliuquanbutongguodianzu。tieyangtishiyigexiaohaozhuangzhi,gaopinnengliangzaishangmianzhuanhuaweireneng,zheshiyoutadedianzutexingjuedingde。
3 電感設計要承受的最大電流,及相應的發熱情況
4 使用磁環時,對照上麵的磁環部分,找出對應的L值,對應材料的使用範圍
5 注意導線(漆包線、紗包或裸導線),常用的漆包線。要找出最適合的線經。
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