深入剖析电感电流――DC/DC 电路中电感的选择

只有充分理解电感在DC/DC电路中发挥的作用,才能更优的设计DC/DC电路。本文还包括对同步DC/DC及异步DC/DC概念的解释。

在开关电源的设计中电感的设计为工程师带来的许多的挑战。工程师不仅要选择电感值,还要考虑电感可承受的电流,绕线电阻,机械尺寸等等。本文专注于解释:电感上的DC电流效应。这也会为选择合适的电感提供必要的信息。

理解电感的功能

电感常常被理解为开关电源输出端中的LC滤波电路中的L(C是其中的输出电容)。虽然这样理解是正确的,但是为了理解电感的设计就必须更深入的了解电感的行为。

在降压转换中,电感的一端是连接到DC输出电压。另一端通过开关频率切换连接到输入电压或GND。

“”

在状态1过程中,电感会通过(高边 “high-side”)MOSFET连接到输入电压。在状态2过程中,电感连接到GND。由于使用了这类的控制器,可以采用两种方式实现电感接地:通过二极管接地或通过(低边“low-side”)MOSFET接地。如果是后一种方式,转换器就称为“同步(synchronus)”方式。

现在再考虑一下在这两个状态下流过电感的电流是如果变化的。在状态1过程中,电感的一端连接到输入电压,另一端连接到输出电压。对于一个降压转换器,输入电压必须比输出电压高,因此会在电感上形成正向压降。相反,在状态2过程中,原来连接到输入电压的电感一端被连接到地。对于一个降压转换器,输出电压必然为正端,因此会在电感上形成负向的压降。

我们利用电感上电压计算公式:

V=L(dI/dt)

因此,当电感上的电压为正时(状态1),电感上的电流就会增加;当电感上的电压为负时(状态2),电感上的电流就会减小。通过电感的电流如图2所示:

“”

通过上图我们可以看到,流过电感的最大电流为DC电流加开关峰峰电流的一半。上图也称为纹波电流。根据上述的公式,我们可以计算出峰值电流:

“”

其中,ton是状态1的时间,T是开关周期(开关频率的倒数),DC为状态1的占空比。

警告:上面的计算是假设各元器件(MOSFET上的导通压降,电感的导通压降或异步电路中肖特基二极管的正向压降)上的压降对比输入和输出电压是可以忽略的。

如果,器件的下降不可忽略,就要用下列公式作精确计算:

同步转换电路:

“”

异步转换电路:

“”

其中,Rs为感应电阻阻抗加电感绕线电阻的阻。Vf 是肖特基二极管的正向压降。R是Rs加MOSFET导通电阻,R=Rs+Rm。

电感磁芯的饱和度

通过已经计算的电感峰值电流,我们可以发现电感上产生了什么。很容易会知道,随着通过电感的电流增加,它的电感量会减小。这是由于磁芯材料的物理特性决定 的。电感量会减少多少就很重要了:如果电感量减小很多,转换器就不会正常工作了。当通过电感的电流大到电感实效的程度,此时的电流称为“饱和电流”。这也 是电感的基本参数。

实际上,转换电路中的开关功率电感总会有一个“软”饱和度。要了解这个概念可以观察实际测量的电感Vs DC电流的曲线:

“”

当电流增加到一定程度后,电感量就不会急剧下降了,这就称为“软”饱和特性。如果电流再增加,电感就会损坏了。

注意:电感量下降在很多类的电感中都会存在。例如:toroids,gapped E-cores等。但是,rod core电感就不会有这种变化。

有了这个软饱和的特性,我们就可以知道在所有的转换器中为什么都会规定在DC输出电流下的最小电感量;而且由于纹波电流的变化也不会严重影响电感量。在所有 的应用中都希望纹波电流尽量的小,因为它会影响输出电压的纹波。这也就是为什么大家总是很关心DC输出电流下的电感量,而会在Spec中忽略纹波电流下的电感量。

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围观 23

滤波电容器、共模电感、磁珠在EMC设计电路中是常见的身影,也是消灭电磁干扰的三大利器。对于这这三者在电路中的作用,相信还有很多工程师搞不清楚。本文从设计中,详细分析了消灭EMC三大利器的原理。

三大利器之滤波电容器

尽管从滤除高频噪声的角度看,电容的谐振是不希望的,但是电容的谐振并不是总是有害的。当要滤除的噪声频率确定时,可以通过调整电容的容量,使谐振点刚好落在骚扰频率上。

在实际工程中,要滤除的电磁噪声频率往往高达数百MHz,甚至超过1GHz。对这样高频的电磁噪声必须使用穿心电容才能有效地滤除。普通电容之所以不能有效地滤除高频噪声,是因为两个原因:一个原因是电容引线电感造成电容谐振,对高频信号呈现较大的阻抗,削弱了对高频信号的旁路作用;另一个原因是导线之间的寄生电容使高频信号发生耦合,降低了滤波效果。

穿心电容之所以能有效地滤除高频噪声,是因为穿心电容不仅没有引线电感造成电容谐振频率过低的问题,而且穿心电容可以直接安装在金属面板上,利用金属面板起到高频隔离的作用。但是在使用穿心电容时,要注意的问题是安装问题。

穿心电容最大的弱点是怕高温和温度冲击,这在将穿心电容往金属面板上焊接时造成很大困难。许多电容在焊接过程中发生损坏。特别是当需要将大量的穿心电容安装在面板上时,只要有一个损坏,就很难修复,因为在将损坏的电容拆下时,会造成邻近其它电容的损坏。

三大利器之共模电感

由于EMC所面临解决问题大多是共模干扰,因此共模电感也是我们常用的有力元件之一,共模电感是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件,它由两个尺寸相同,匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上,形成一个四端器件,要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用,而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。

原理是流过共模电流时磁环中的磁通相互叠加,从而具有相当大的电感量,对共模电流起到抑制作用,而当两线圈流过差模电流时,磁环中的磁通相互抵消,几乎没有电感量,所以差模电流可以无衰减地通过。因此共模电感在平衡线路中能有效地抑制共模干扰信号,而对线路正常传输的差模信号无影响。

“图题:三大利器之共模电感”

共模电感在制作时应满足以下要求:

(1)绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘,以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路。

(2)当线圈流过瞬时大电流时,磁芯不要出现饱和。

(3)线圈中的磁芯应与线圈绝缘,以防止在瞬时过电压作用下两者之间发生击穿。

(4)线圈应尽可能绕制单层,这样做可减小线圈的寄生电容,增强线圈对瞬时过电压的而授能力。

通常情况下,同时注意选择所需滤波的频段,共模阻抗越大越好,因此我们在选择共模电感时需要看器件资料,主要根据阻抗频率曲线选择。另外选择时注意考虑差模阻抗对信号的影响,主要关注差模阻抗,特别注意高速端口。

三大利器之磁珠

在产品数字电路EMC设计过程中,我们常常会使用到磁珠,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况下产生的电容最小。

铁氧体材料通常在高频情况下应用,因为在低频时他们主要程电感特性,使得线上的损耗很小。在高频情况下,他们主要呈电抗特性比并且随频率改变。实际应用中,铁氧体材料是作为射频电路的高频衰减器使用的。

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当高,以至于电流全部通过电阻。铁氧体是一个消耗装置,高频能量在上面转化为热能,这是由他的电阻特性决定的。

铁氧体磁珠与普通的电感相比具有更好的高频滤波特性。铁氧体在高频时呈现电阻性,相当于品质因数很低的电感器,所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗,从而提高高频滤波效能。

在低频段,阻抗由电感的感抗构成,低频时R很小,磁芯的磁导率较高,因此电感量较大,L起主要作用,电磁干扰被反射而受到抑制;并且这时磁芯的损耗较小,整个器件是一个低损耗、高Q特性的电感,这种电感容易造成谐振因此在低频段,有时可能出现使用铁氧体磁珠后干扰增强的现象。

在高频段,阻抗由电阻成分构成,随着频率升高,磁芯的磁导率降低,导致电感的电感量减小,感抗成分减小。但是,这时磁芯的损耗增加,电阻成分增加,导致总的阻抗增加,当高频信号通过铁氧体时,电磁干扰被吸收并转换成热能的形式耗散掉。
 
铁氧体抑制元件广泛应用于印制电路板、电源线和数据线上。如在印制板的电源线入口端加上铁氧体抑制元件,就可以滤除高频干扰。铁氧体磁环或磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频干扰和尖峰干扰,它也具有吸收静电放电脉冲干扰的能力。

使用片式磁珠还是片式电感主要还在于实际应用场合。在谐振电路中需要使用片式电感。而需要消除不需要的EMI噪声时,使用片式磁珠是最佳的选择。

片式磁珠和片式电感的应用场合

片式电感: 射频(RF)和无线通讯,信息技术设备,雷达检波器,汽车电子,蜂窝电话,寻呼机,音频设备,个人数字助理(PDAs),无线遥控系统以及低压供电模块等。

片式磁珠: 时钟发生电路,模拟电路和数字电路之间的滤波,I/O输入/输出内部连接器(比如串口,并口,键盘,鼠标,长途电信,本地局域网),射频电路和易受干扰的逻辑设备之间,供电电路中滤除高频传导干扰,计算机,打印机,录像机(VCRS),电视系统和手提电话中的EMI噪声抑止。

磁珠的单位是欧姆,因为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上一般会提供频率和阻抗的特性曲线图,一般以100MHz为标准,比如是在100MHz频率的时候磁珠的阻抗相当于1000欧姆。针对我们所要滤波的频段需要选取磁珠阻抗越大越好,通常情况下选取600欧姆阻抗以上的。

另外选择磁珠时需要注意磁珠的通流量,一般需要降额80%处理,用在电源电路时要考虑直流阻抗对压降影响。

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围观 33

能产生电感作用的元件统称为电感原件,常常直接简称为电感。电感是用绝缘导线(例如漆包线,沙包线等)绕制而成的电磁感应元件,属于常用元件。电感的作用:通直流阻交流这是简单的说法,对交流信号进行隔离,滤波或与电容器,电阻器等组成谐振电路.它是利用电磁感应的原理进行工作的。在交流电路中,电感线圈有阻碍交流通过的能力,而对直流却不起作用(除线圈本身的直流电阻外)。所以电感线圈可以在交流电路中作阻流、降压、交连耦合以及负载用。当电感和电容配合时,可以作调谐、滤波、选频、退耦等用。电感线圈是组成电路的基本元件之一。

由于电感是由外国的科学家亨利发现的,所以电感的单位就是“亨利”

电感符号:L

电感单位:亨 (H)、毫亨(mH)、微亨 (uH),他们的换算关系为1H=1000mH=1000 000uH。

一、电感的型号命名方法

电感元件的型号一般由下列四部分组成:

“”

第一部分:主称,用字母表示.其中 L 代表电感线圈, ZL 代表阻流圈。

第二部分:特征,用字母表示,其中G 代表高频。第三部分:型式,用字母表示,其中 X 代表小型。第四部分:区别代号,用数字或字母表示。

例如: LGX 型为小型高频电感线圈。

应指出的是,目前固定电感线圈的型号命名方法各生产厂有所不同,尚无统一的标准。

二、电感的结构特点

(一)电感器的结构与特点电感器一般由骨架、绕组、屏蔽罩、封装材料、磁心或铁心等组成。

1.骨架 骨架泛指绕制线圈的支架。一些体积较大的固定式电感器或可调式电感器(如振荡线圈、阻流圈等),大多数是将漆包线(或纱包线)环绕在骨架上,再将磁心或铜心、铁心等装入骨架的内腔,以提高其电感量。骨架通常是采用塑料、胶木、陶瓷制成,根据实际需要可以制成不同的形状。小型电感器(例如色码电感器)一般不使用骨架,而是直接将漆包线绕在磁心上。空心电感器(也称脱胎线圈或空心线圈,多用于高频电路中)不用磁心、骨架和屏蔽罩等,而是先在模具上绕好后再脱去模具,并将线圈 各圈之间拉开一定距离。

2.绕组 绕组是指具有规定功能的一组线圈,它是电感器的基本组成部分。 绕组有单层和多层之分。单层绕组又有密绕(绕制时导线一圈挨一圈)和间绕(绕制时每圈导线之间均隔一定的距离)两种形式; 多层绕组有分层平绕、乱绕、蜂房式绕法等多种。

3.磁心与磁棒 磁心与磁棒一般采用镍锌铁氧体(NX 系列)或锰锌铁氧体(MX 系列)等材料,它有“工”字形、柱形、帽形、“E”形、罐形等多种形状。

4.铁心 铁心材料主要有硅钢片、坡莫合金等,其外形多为“E”型。

5.屏蔽罩 为避免有些电感器在工作时产生的磁场影响其它电路及元器件正常工作,就为其增加了金属屏幕罩(例如半导体收音机的振荡线圈等)。采用屏蔽罩的电感器,会增加线圈的损耗,使 Q 值降低。

6.封装材料 有些电感器(如色码电感器、色环电感器等)绕制好后,用封装材料将线圈和磁心等密封起来。封装材料采用塑料或环氧树脂等。

(二)小型固定电感器 小型固定电感器通常是用漆包线在磁心上直接绕制而成,主要用在滤波、振荡、陷波、延迟等电路中,它有密封式和非密封式两种封装形式,两种形式又都有立式和卧式两种外形结构。

1.立式密封固定电感器 立式密封固定电感器采用同向型引脚,国产有LG 和 LG2 等系列电感器,其电感量范围为0.1~2200μH(直标在外壳上),额定工作电流为0.05~1.6A,误差范围为±5%~±10%。进口有 TDK 系列色码电感器,其电感量用色点标在电感器表面。

2.卧式密封固定电感器 卧式密封固定电感器采用轴向型引脚,国产有 LG1、LGA、LGX 等系列。LG1系列电感器的电感量范围为0.1~22000μH(直标在外壳上),额定工作电流为0.05~1.6A,误差范围为±5%~±10%。LGA 系列电感器采用超小型结构,外形与 1/2W 色环电阻器相似,其电感量范围为 0.22~100μH(用色环标在外壳上),额定电流为0.09~0.4A。 例如LGX系列色码电感器也为小型封装结构,其电感量范围为 0.1~10000μH,额客电流分为 50mA、150mA、300mA 和1.6A 四种规格。

(三)可调电感器 常用的可调电感器有半导体收音机用振荡线圈、电视机用行振荡线圈、行线性线圈、中频陷波线圈、音响用频率补偿线圈、阻波线圈等。

三、电感量标示及符号

1.直标法:

在电感线圈的外壳上直接用数字和文字标出电感线圈的电感量,允许误差及最大工作电流等主要参数.

2.色标法:同电阻标法.单位为 μH

3、电感符号

“”

四、电感器主要特性参数

1.标称电感量:

上标注的电感量的大小.表示线圈本身固有特性,主要取决于线圈的圈数,结构及绕制方法等,与电流大小无关,反映电感线圈存储磁场能的能力,也反映电感器通过变化电流时产生感应电动势的能力.单位为 亨(H).

2.允许误差 :

电感的实际电感量相对于标称值的最大允许偏差范围称为允许误差.

3.感抗 XL:

电感线圈对交流电流阻碍作用的大小称感抗 XL,单位是欧姆.它与电感量L 和交流电频率 f 的关系为

XL=2πfL.

4 品质因素 Q :

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因素有关.线圈的 Q 值通常为几十到一百.

5.额定电流:

额定电流是指能保证电路正常工作的工作电流.

6.标称电压

7.分布电容(寄生电容)

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。采用分段绕法可减少分布电容。

8、自谐振频率(Q 最大是的频率)

当频率很高时,电感不再被当做集总参数看待,寄生参数的影响不可忽略。寄生参数包括Rac 等效串联电阻(ESR)和Cs等效并联电感(ESL)。电感器实际等效电路如图所示

“”

电感值(inductance)、电感感抗(impedance) 与频率的关系 以 100nH 绕线电感为例,如下图所示:

“”

由上图可知:

1、 当频率低于自谐振频率(SRF)时,电感感抗随频率增加而增加;

2、 当频率等于自谐振频率(SRF)时,电感感抗达到最大值;

3、 当频率高于自谐振频率(SRF)时,电感感抗随频率增加而减小;

五、电感的分类及选型

(一)电感的分类

按照外形,电感器可分为空心电感器(空心线圈)与实心电感器(实心线圈)。

按照工作性质,电感器可分为高频信号电感器(各种天线线圈、振荡线圈)、一般信号电感器(各种扼流圈、 滤波线圈等) 和电源用电感器。

按照封装形式,电感器可分为普通电感器、色环电感器、环氧树脂电感器、贴片电感器等。按照电感量,电感器可分为固定电感器和可调电感器。

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“”

“”

“”

(二)电感的选型

1.高频信号用电感

高频信号用电感主要用在射频信号上。

(1)主要参数:

电感范围:0.6-390nH;

直流电阻:有多种直流电阻可供选择,一般来说,电感值越大,其对应的直流电阻也越大;

自谐振频率:可高达 12GHz。电感值越大其对应的自谐振频率往往越小。

额定电流:几十毫安多到几百毫安。电感值越大其对应的额定电流往往越小。

(2)应用特点:

电感值和自谐振点与工作频率的关系如下图(以TDK电感为例):

“”

“”

从上图可以看出工作频率小于谐振频率时,电感值基本保持稳点;但工作频率一旦超过谐振频率后,电感值将会迅速增大,不过,若频率继续增大到一定频率后,电感值将会迅速减小(减小的这个过程没有在上图中体现)。在应用中,应选择谐振频率点高于工作频率的电感。对于高频信号用电感而言,谐振频率点一般在 1GHz 以上,因此该类电感可支持很高的工作频率。

2.一般信号用电感

一般信号用电感主要用在高速信号上。

(1)主要参数:

电感范围:0.01-1000uH;

直流电阻:有多种直流电阻可供选择,一般来说,电感值越大,其对应的直流电阻也越大。一般信号用电 感,其直流电阻值比高频信号用电感和电源用电感大一些,范围 100 毫欧到几欧姆;

自谐振频率:几十 MHz 到几百 MHz。电感值越大其对应的自谐振频率往往越小。额定电流:几毫安到几十毫安。电感值越大其对应的额定电流往往越小。

(2)应用特点:

电感Q值和阻抗与工作频率的关系如下图(以TDK电感为例):

“”

“”

从上图阻抗频率特性曲线可以看出工作频率小于谐振频率时,电感电感表现出电感性,阻抗随着频率 的升高而增大;但工作频率一旦超过谐振频率时,电感将表现出容性,阻抗随频率的升高而减小。同样, 当工作频率小于谐振频率时,电感值基本保持稳点;但工作频率一旦超过谐振频率后,电感值将会迅速增 大,若频率继续增大到一定频率后,电感值将会迅速减小(一般信号用电感频率特性曲线同高频用电感特 性曲线相近似,在此未给出)。

在应用中,应选择谐振频率点高于工作频率的电感。对于一般信号用电感而言,谐振频率点一般在几百MHz 之内,该类电感也是高速电路设计中最常用的电感。高速设计中的板件互连信号,纹波比板内信号大,就 可以使用该类电感加以滤波。设计中需注意高频信号用电感和一般信号用电感额定电流都比较小,而直流 电阻相对较大,不建议用于电源滤波。

3.电源用电感

电源用电感主要用在电源电路中。

(1)主要参数:

电感范围:1-470uH;

直流电阻:有多种直流电阻可供选择,一般来说,电感值越大,其对应的直流电阻也越大,范围几毫欧到 几欧姆;

自谐振频率:几十 MHz 到几百 MHz。电感值越大其对应的自谐振频率往往越小。额定电流:几毫安到几十毫安。电感值越大其对应的额定电流越小。

(2)应用特点:

电感值和阻抗与工作频率的关系以及电感直流特性曲线如下图(以TDK电感为例):

“”

“”

“”

由电感频率特性曲线可知,当工作频率小于谐振频率时,电感值基本保持稳点;但工作频率一旦超过谐振 频率后,电感值将会迅速增大,若频率继续增大到一定频率后,电感值将会迅速减小。在应用中,应选择谐振频率点高于工作频率的电感。对于电源用电感而言,谐振频率点一般在几十 MHz 之内,该类电感也是高速电路设计中电源滤波最常用的电感。

由阻抗频率特性曲线可以看出工作频率小于谐振频率时,电感电感表现出电感性,阻抗随着频率的升高而增大;但工作频率一旦超过谐振频率时,电感将表现出容性,阻抗随频率的升高而减小。

由电感直流特性曲线可以看出,用于电源滤波时,电感的工作电流必须小于额定电流。如果工作电流大于额定电流,电感未必会损坏,但电感值可能会低于标称值。同时还要可虑其直流电阻而引起的压降。

六、以部分厂家电感为例介绍电感的封装 电感封装一般包括贴片与插件。

1.功率电感封装以骨架的尺寸做封装表示,贴片用椭柱型表示方法如 5.8(5.2)×4就表示长径为 5.8mm 短径为 5.2mm 高为 4mm 的电感。插件用圆柱型表示方法如 φ6×8 就表示直径为 6mm 高为 8mm 的电感。只是它们的骨架一般要通用,要不就要定造。

2. 普通线性电感、色环电感与电阻电容的封装都有一样的表示,

贴片用尺寸表示如 0603、0805、0402、1206 等。插件用功率表示如 1/8W、1/4W、1/2W、1W 等。

3.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

4.立式电感

电感量:0.1uH~3MH

规格:PK0455/PK0608/PK0810/PK0912

5.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,价位一般较低,自谐振频率高。6.磁环电感

规格:TC3026/TC3726/TC4426/TC5026

尺寸(单位 mm):3.25~15.88

7.空气芯电感

空气芯电感为了取得较大的电感值,往往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,要采用线径较粗的漆包线。但在一些体积较少的产品中,采用很重很大的空气芯电感不太现实,不但增加成本,而且限制了产品的体积。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,在计算机中,绝大部分是磁心电感。

“”

“”

七、电感的作用

基本作用:滤波、振荡、延迟、陷波等

形象说法:“通直流,阻交流”

细化解说:在电子线路中,电感线圈对交流有限流作用,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;变压器可以进行交流耦合、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,还与电流变化速度△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。

电感在电路最常见的作用就是与电容一起,组成 LC 滤波电路。我们已经知道,电容具有“阻直流,通交流”的本领,而电感则有“通直流,阻交流”的功能。如果把伴有许多干扰信号的直流电通过 LC 滤波电路(如图),那么,交流干扰信号将被电容变成热能消耗掉;变得比较纯净的直流电流通过电感时,其中的交流干扰信号也被变成磁感和热能,频率较高的最容易被电感阻抗,这就可以抑制较高频率的干扰信号。

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“”

LC 滤波电路

在线路板电源部分的电感一般是由线径非常粗的漆包线环绕在涂有各种颜色的圆形磁芯上。而且附近 一般有几个高大的滤波铝电解电容,这二者组成的就是上述的 LC 滤波电路。另外,线路板还大量采用“蛇行线+贴片钽电容”来组成 LC 电路,因为蛇行线在电路板上来回折行,也可以看作一个小电感。

八、磁性元件的降额

磁性器件降额标准

“”

说明:

1.对于网络变压器,因通常都可以满足降额要求,故不考虑降额;

2.磁性器件包括磁珠。

九、电感的选择考虑要素

1、电感使用的场合

潮湿与干燥、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,都要注意。

2、电感的频率特性

在低频时,电感一般呈现电感特性,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,感性效应降低等现象。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解说:

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况下产生的电容最小。铁氧体材料通常在高频情况下应用,因为在低频时他们主要程电感特性, 使得线上的损耗很小。在高频情况下,他们主要呈电抗特性比并且随频率改变。实际应用中,铁氧体材料是作为射频电路的高频衰减器使用的。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当高,以至于电流全部通过电阻。铁氧体是一个消耗装置,高频能量在上面转化为热能,这是由他的电阻特性决定的。

3、电感设计要承受的最大电流,及相应的发热情况。

4、使用磁环时,对照上面的磁环部分,找出对应的 L 值,对应材料的使用范围。

5、注意导线(漆包线、纱包或裸导线),常用的漆包线。要找出最适合的线经。

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围观 9

将二个电压叠加就实现的电压的提升,这就是升压变换器的基本原理。

使用储能元件从输入电源获取能量得到一个电压,然后将它和输入电压顺向串联,就可以实现升压功能。电容和电感是二种常用的储能元件,如果使用电容实现这个功能,这种升压变换器称为电容充电泵;如果使用电感实现这个功能,这种升压变换器称为BOOST变换器。另外,也可以将直流电压变为交流,然后使用高频变压器升压,如反激、正激、推挽、半桥和全桥等电源结构。本文只讨论前面二种结构的演变过程。

1、电感BOOST变换器

输入电压Vin加到电感两端,电感激磁并将能量储存在电感中,电感和输入电压断开后,电感的电流不能突变:L•di/dt=Vin,电感中变化的电流产生感应电压,感应电压的方向右正左负,如图1所示。

“图1:电感激磁储能”
图1:电感激磁储能

将感应电压的负端连接到输入电压的正端,也就是电感的感应电压和输入电压顺向串联,感应电压的正端就可以得到高于输入电压的电压,从而实现电压的抬升。

“图2:电感和输入电压顺向叠加”
图2:电感和输入电压顺向叠加

图中的A点,当电感激磁储能时,其连接到输入电源的地;当电感的感应电压叠加到输入电压时,其连接到输出端,A点是一个动点,有时连接到地,有时连接到输出,因此,A点和地、输出之间,需要各加一个可以进行连通和断开的开关元件,实现这个功能。

(1)将功率MOSFET连接在A点和输入电源的地之间,如图3所示,就可以实现上面的功能。这个开关管导通时,电感激磁储能,因此,称之为主功率MOSFET。

“图3:电感和地的控制开关”
图3:电感和地的控制开关

(2)将另一个功率MOSFET连接在A点和输出之间,同样也实现上面的功能。

注意到电感的感应电压叠加到输入电压时,电感是去磁、释放能量的过程,A点和输出之间流过的是电感去磁产生的被动的单向电流,因此也可以用一个具有单向导电性的二极管,来代替功率MOSFET,如图4所示。

“图4:电感和输出的控制开关”
图4:电感和输出的控制开关

电感去磁产生的感应电压和输入电压顺向叠加,实现升压的功能;电感的动点和地之间插入主功率MOSFET,电感的动点和输出之间插入隔离二极管,就组成了基本的BOOST变换器。输出二极管换成功率MOSFET,称之为同步BOOST变换器,实现更高的效率。

输出电压加入反馈调节,同时加入过流、过温、过压、欠压、软起动等一些保护功能去控制BOOST变换器主电路,就构成BOOST变换器的控制芯片。如果将主功率MOSFET、输出二极管或同步MOSFET也集成到芯片里面,就构成单芯片BOOST变换器。

2、电容充电泵

电容充电泵原理如图5所示,K1、K2开通,输入电源给电容Cs充电;然后K1、K2断开,将电容Cs的负端通过K4连接到输入电源的正端,电容Cs的正端通过K3连接到输出,这样电容Cs的电压就叠加在输入电压上,从而实现电压的提升。通过多级充电泵的叠加,可以得到更高的电压。

“图5:电容充电泵原理”
图5:电容充电泵原理

3、DCDC变换器中的升压、负压充电泵

BOOST变换器的开关节点SW(A点)的电压在0、Vo之间相互切换,是一个电压浮动点、动点,那么意味着可以用SW这个电压浮动点,组成电容充电泵,实现另一路高压或负压的输出,电路结构和工作原理如图6所示。

(1)MOSFET导通:电容C1连接到SW点,SW的电压为0,使用稳定的电压如Vo,给电容C1充电,就可以将C1的电压充到Vo。

(2)MOSFET关断,D1导通:SW的电压升高为Vo,C1的A点电压相对于地抬升到2*Vo。

其中,D2、D3具有单向导电性,起导通和隔离作用。同样的方法,可以通过多级充电泵,实现更高的输出。

“(a)
(a) 充电泵原理

“(b)
(b) 多级充电泵
图6:BOOST变换器组成充电泵

使用充电泵还可以得到负压输出,如图7所示。

(1)D1导通,SW的电压为Vo,Vo通过C1、D1,将C1的电压充到Vo,C1上正下负。

(2)MOSFET导通,SW的电压为0,C1的上端电压0,下端A点电压为-Vo,D3导通,输出负电压。

“图7:BOOST变换器组成负压充电泵”
图7:BOOST变换器组成负压充电泵

从上面的分析可以知道,DCDC变换器中所有的电压浮动点,都可以用同样的方式得到充电泵,如BUCK变换器的开关节点,从而实现多路的输出。充电泵电路输出电压没有反馈,负载和线性调整率差,合适于小电流输出的应用,输出可以加稳压管或三端稳压器提高输出稳定度。

BUCK、BOOST变换器的电感所加的电压为交流电压,也可以在BUCK、BOOST变换器的电感多加一个绕组,得到另外一组输出电压,第二绕组工作方式可以是反激也可以是正激,其输出电压可以为正也可以为负。

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轻松入门学电源(1):从电阻分压、稳压管、线性稳压器到BUCK变换器

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围观 12
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10种常用电感罗列

1:工字型电感;
2:色环电感;
3:空芯电感:
4:环形线圈电感;
5:贴片叠层高频电感;
6:磁棒电感;
7:SMD贴片功率电感;
8:穿心磁珠
9:贴片磁珠;
10:贴片高频变压器,插件高频变压器;

归纳整理,我认为是应用,物理,技术,材料,制程,成本,…等等妥协后的产物。现时出现在市面上的产品,是综合以上妥协后,一时一地的最佳化产品。请留意我说”一时一地 ”这四个字,这意味着现时的产品,全都不是极致的产品! 这代表我们发展的空间是无限宽广的, 只要我们肯用心了解,用心去研究,更佳化的产品将陆续出现。

我举一例子,客户希望最有效利用空间,他们最喜欢方形形状的产品,而我们电感的中轴,我们最方便,最有效的制程形状是圆形,如何将圆形的东西放在方形的空间,发挥最大的效果,这就是妥协!

针对特性的问题简单回答,希望对大家有所帮助。

1:工字型电感

它的前身是挠线式贴片电感,工字型电感是它们的改良, 挡板有效加强储能能力,改变EMI方向和大小,亦可降低RDC。它亦可说是讯号通讯电感跟POWER电感的一种妥协。

贴片式的工字型电感主要用于几百kHz至一两MHz的较小型电源切换, 如数字相机的LED升压,ADSL…等等的较低频部份的讯号处理或POWER用途,它的Q值有20,30,做为讯号处理颇为适合;RDC比挠线式贴片电感低,作为POWER也是十分好用,当然,很大颗的工字型电感,那肯定是POWER用途了。

工字型电感最大的缺点,仍是开磁路,有EMI的问题, 另外,噪音的问题比挠线式贴片电感大。 我个人认为,工字型电感肯定不是最佳化的结构, 改良空间仍是十分大!

2:色环电感

色环电感是最简单的棒形电感的加工,主要是用作讯号处理。本身跟棒形电感的特性没有很大的差别,只是多了一些固的物,和加上一些颜色方便分辨感值, 因单价算是十分便宜,现时比较不注重体积,以及仍可用插件的电子产品,使用色环电感仍多。因为是插件式,而且太传统了,被时代淘汰是时间的早晚。

3:空芯电感

空心电感主要是讯号处理用途,用作共振,接收,发射….等等。空气可应用在甚高频的产品,故此很多变异要求不太高的产品仍在使用,因为空气不是固定线圈的最佳材料,故此,在要求越来越严格的产品趋势上,发展有限!

4:环形线圈电感

环形线圈电感,是电感理论中很理想的形状, 闭磁路,很少EMI的问题,充分利用磁路,容易计算, 几乎理论上的好处,全归环形线圈电感, 可是,有一个最大的缺点,就是不好挠线,制程多用人工处理。

现在中国人多,女孩子眼明手细,不过,谁愿意让年青活泼的女孩子浪费青春! 早晚请不到人! 但用机器的话,环形挠线的竞争力,仍有待做机械和电子控制的工程师来提升。环形线圈电感虽然是电感中很理想的形状,但因为主要是人工挠线, 作为讯号处理,因为要求较高,所以比较少用,但很小很小的环形线圈电感,却仍是用量十分大,主要是用在高频,高感的通讯产品上。

环形线圈电感最大量的,是用铁粉芯作材料,跟树脂等混在一起,使得Air gap均匀分布在铁粉芯内部,做电感的,有一定的敏感度,当我们看到Air gap二字,就知道是用在power上,故此,铁粉芯环形线圈电感,是power电感最常用的一种,IDC可以达到20多安培。

我觉得,环形线圈电感的改良空间是十分大的,不妨往这方向研发和思考.

铁粉芯环形线圈电感的优点是环形,但缺点亦是环形,我前便曾说,使用者最喜欢的形状是方形,故此,在妥协下,环形线圈电感并不是最具优势。

5:贴片迭层高频电感

贴片迭层高频电感,其实就是空心电感.特性完全相同,不过因为容易固定,可以小型化。

贴片迭层高频电感跟空心电感比较, 因为空气不是好的固定物,但空气的相对导磁率是一,在高频很好用, 故此,找一些相对导磁率是一,又是很好的固定物,那不是很好。

事实,世间绝大部份的物质,对导磁率都是一, 最便宜的就是石头,贴片迭层高频电感的材质就是石头,石头就是硅啦! 三氧化二铝等等的材质,也是一样的用意啦。

总之,贴片迭层高频电感材质的目的,是可以做成积层贴片,方便印刷线路,我们不单不希望贴片迭层高频电感的材质有特性,我们希望它完全没有特性更佳,使得贴片迭层高频电感特性完全像空心线圈,而且因为能固定,所以变异很小很小, 在制程上,因为迭层制程,更可以尽量小型化。 Z=2*圆周率*频率*电感值 ,2和圆周率是常数,不管它们,相同的阻抗,频率越高,代表电感值可以越小, 现时通讯产品的频率就是越来越高, 这代表,感值需求越来越小。

感值越小,代表我们可以做得更小颗,更不用高导磁率的磁性材料,用空气,用石头就可以了, 所以,贴片迭层高频电感的使用量一定会越来越多,这是人类发展的必然趋势。

贴片迭层高频电感跟贴片挠线式高频电感的比较, 贴片迭层高频电感的Q值不够高,是最大的缺点, 但我可以确定,现在市面上的贴片迭层高频电感Q值,肯定不是这产品的极限, 故此,改善的空间仍是十分宽广。另外,因为高频产品的变异要求十分严格, 所以,材质对温度的变化,也是台湾和中国贴片迭层高频电感,尚无法跟日系强烈对抗的重要原因!

最后,因为感值会越来越小,精准度要求越来越高, 贴片迭层高频电感会取代贴片挠线式高频电感, 南海十一郎预测, 5年到10年后,贴片薄膜高频电感,也会取代贴片迭层高频电感。 研究和市场方向,要抓对啊!

6:磁棒电感

磁棒电感是空心电感的加强,电感值跟导磁率成正比, 塞磁性材料进空心线圈,电感值,Q值…等等都会大为增加。好处,就自己想象了. 如果想不通,或者不想思考,要早点改行喔! 磁棒电感是最简单,最基本的电感, 30年到100年前,电感有什么应用,它就有什么应用,特性亦是如是。

7:SMD贴片功率电感

SMD贴片功率电感最主要是强调储能能力,以及LOSS要少。

8:穿心磁珠

穿心磁珠,就是阻抗器啦, 电感是低通组件,可让低频通过,阻挡高频。

9:贴片磁珠

贴片磁珠就是穿心磁珠的下一代。

10:贴片高频变压器,插件高频变压器

高频变压器嘛,一般用于开关电源

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围观 20

基础元器件里面,电阻接触的比较早,也比较贴近实际,所以比较好理解,电容因为经常用,所以也有些概念,但对于电感,绝大多数人没有概念,这样就阻碍了对模拟电路深入理解,对于模拟电路,尤其是干扰方面,最大的干扰源往往是电感引起的,所以理解电感对于降低干扰,提高系统可靠性有很大的帮助。

“”

电感与电容一样,都是自身不消耗能量的存储器件,从虚坐标上看,电阻属于实部,那么电感存储磁场属于虚部的上半部,电容存储电场属于虚部的下半部,可以认为电感恰好是电容的反面,所以借用电容的一些参数来理解电感,理解起来比较容易些。

1、材料:

电容分为铝电解电容、钽电容、聚丙烯有机薄膜电容、瓷片电容、云母电容

电感分为硅钢片电感、铁粉芯电感、铁硅铝电感、锰锌铁氧体电感、镍锌铁氧体电感

适合频率从低到高,不同场合要不同应用。功率电感跟高频电感的材质是不同的,要区分。

2、特征量:

电容量:表征储存电场的能力。
电感量:表征储存磁场的能力。

这个大家一般都理解

3、储存极限:

电容耐压:表征储存电场电压的最大值。
电感耐流:表征存储磁场电流的最大值。

电感耐流是大家经常忽视的,这个一般受两个指标影响,一个是电感铜丝的内阻发热量,属于线损,尤其有直流分量的时候,要特别注意这个参数,另外一个是电流导致的磁饱和最大值,所以要分情况选择,首先要计算发热在承受范围内,其次要磁场不能饱和,若饱和,电感就失效了。

电容大家往往关心耐压,这个等价于电感的耐流磁饱和问题,实际上它的线损发热,一般在大功率开关电源中要考虑,电解电容在大功率开关电源中因为不停的充放电,电容发热,电解液干枯而失效,这个一般不做开关电源的,一般接触不到,本人做高频焊接机,输出部分用的电容是云母电容,工作在1MHz,电流有600A,经常发热把电容炸掉,所以对电容的损耗理解的相对深些,当然电容的损耗还有介质损耗,比如在高频机里,用CBB材料的相对云母,损耗就很高,很容易坏,介质损耗反而是成了主要的因素。

4、损耗:

电容线损和介质损耗:这个看工作场合,不同频率下比例关系不同。
电感线损和磁滞损耗:这个看工作场合,不同频率下比例关系不同。

5、寄生:

电容:根据材料工艺不同,比如铝电解电容,是采用绕制的,电感量较大,频率不高。
电感:根据材料工艺不同,比如高频下绕线与绕线之间懂得电容效应,寄生电容较大,频率上不去。

6、辐射干扰:

电容:电场约束在金属片两极之间,辐射能力差,一些场合用电容泵替代电感做升压或降压电源。
电感:功率电感,磁场耦合性较强,在磁密封不严的时候,容易干扰外部,并且磁场的激励源是电流,容易导致地干扰。

7、变压器:

电容不同于电感的一个很大的地方,就是没有常用的变压器,这个并不是电容不能做,而是电容相对于电感来说,做成的变压器,功率低,体积大,不实用。

变压器实际上也不复杂,只是大家一般不会等效,任何变压器都可以等效为一个理想变压器,初级并联初级的电感,次级串联次级的电感即可。之后按电感的基本逻辑分析即可。

8、标准化:

电感最难的地方,上面说过是为了获取最大电流,这个也就是磁饱和值,至于如何获取,可以参考之前一篇“磁性材料应用入门”,通过电感表和一个软件工具来实现即可。电感,尤其大一些功率的,或者变压器,一般都没有标准品,这个不如电容,往往需要根据实际情况定制,所以让大家觉的难,所谓定制,无非就是功率,损耗发热和磁饱和的的考虑平衡。

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围观 17

电感器(Inductor)是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件,具有阻止交流电通过而让直流电顺利通过的特性,频率越高,线圈阻抗越大。电感器电感量的大小,主要取决于线圈的圈数(匝数)、绕制方式、有无磁心及磁心的材料等。而电感是闭合回路的一种属性,即当通过闭合回路的电流改变时,会出现电动势来抵抗电流的改变。

1、具体电感的定义

电感是导线内通过交流电流时,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。L=ψ/I

2、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) 、納亨(nH),1H=103mH=106uH=109nH。

3、电感的分类

按电感形式分类:固定电感、可变电感。
按导磁体性质分类:空芯线圈、铁氧体线圈、铁芯线圈、铜芯线圈。
按工作性质分类:天线线圈、振荡线圈、扼流线圈、陷波线圈、偏转线圈。
按绕线结构分类:单层线圈、多层线圈、蜂房式线圈。
按工作频率分类:高频线圈、低频线圈。
按结构特点分类:磁芯线圈、可变电感线圈、色码电感线圈、无磁芯线圈等。

4、电感的主要特性参数

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,电感量一般不专门标注在线圈上,而以特定的名称标注。

感抗XL:电感线圈对交流电流阻碍作用的大小称感抗XL,单位是欧姆。它与电感量L和交流电频率f的关系为感抗计算公式:XL=2πfL

品质因素Q: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因素有关。线圈的Q值通常为几十到几百。采用磁芯线圈,多股粗线圈均可提高线圈的Q值。

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。采用分段绕法可减少分布电容。

允许误差:电感量实际值与标称之差除以标称值所得的百分数。

标称电流:指线圈允许通过的电流大小,通常用字母A、B、C、D、E分别表示,标称电流值为50mA 、150mA 、300mA 、700mA 、1600mA 。

5、常用电感线圈

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。

蜂房式线圈: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

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因素。

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

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。它的工作频率为10KHz至200MHz,电感量一般在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。

阻流圈(扼流圈):限制交流电通过的线圈称阻流圈,分高频阻流圈和低频阻流圈。

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

6、电感在电路中的作用

基本作用:滤波、振荡、延迟、陷波等

形象说法:“通直流,阻交流”

细化解说:在电子线路中,电感线圈对交流有限流作用,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;变压器可以进行交流耦合、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,还与电流变化速度△i/△t

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=1/2 Li2 。

可见,线圈电感量越大,流过越大,储存的电能也就越多。

7、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

检查电感好坏方法:用电感测量仪测量其电感量;用万用表测量其通断,理想的电感电阻很小,近乎为零。

8、电感的型号、规格及命名

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

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;

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

贴片大电流磁珠

规格:0402/0603/0805/1206/1210/1806(贴片磁珠)
规格:SMB302520/SMB403025/SMB853025(贴片大电流磁珠)

插件磁珠

规格:RH3.5
规格 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%

立式电感

电感量:0.1uH~3MH
规格:PK0455/PK0608/PK0810/PK0912

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,价位一般较低,自谐振频率高。

磁环电感

规格:TC3026/TC3726/TC4426/TC5026
尺寸(单位mm):3.25~15.88

空气芯电感

空气芯电感为了取得较大的电感值,往往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,要采用线径较粗的漆包线。但在一些体积较少的产品中,采用很重很大的空气芯电感不太现实,不但增加成本,而且限制了产品的体积。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,在计算机中,绝大部分是磁心电感。

9、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(黑色)、-52材(绿/蓝);尺寸:外径大小从30到400D(注解:外径从7.8mm到102mm)。

铁硅铝系列

主要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主要的环形外,另有E形,棒形等,还可以根据客户提供的各项参数定做。它们广泛应用于计算机主机板,计算机电源,电源供应器,手机充电器,灯饰变压调光器,不间断电源(UPS),各种家用电器控制板等。

10、电感和磁珠的什么联系与区别

1、电感是储能元件,而磁珠是能量转换(消耗)器件

2、电感多用于电源滤波回路,磁珠多用于信号回路,用于EMC对策

3、磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰,而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰。两者都可用于处理EMC、EMI问题。EMI的两个途径,即:辐射和传导,不同的途径采用不同的抑制方法。前者用磁珠,后者用电感。

4、磁珠是用来吸收超高频信号,象一些RF电路,PLL,振荡电路,含超高频存储器电路(DDR SDRAM,RAMBUS等)都需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,其应用频率范围很少超过50MHZ。

5、电感一般用于电路的匹配和信号质量的控制上。一般地的连接和电源的连接。在模拟地和数字地结合的地方用磁珠。对信号线也采用磁珠。

11、电感的测量

电感测量的两类仪器:RLC测量(电阻、电感、电容三种都可以测量)和电感测量仪。

电感的测量:空载测量(理论值)和在实际电路中的测量(实际值)。

由于电感使用的实际电路过多,难以类举。所以我们就在空载情况下的测量加以解说。

电感量的测量步骤:(RLC测量)

  1、熟悉仪器的操作规则(使用说明),及注意事项。

  2、开启电源,预备15~30分钟。

  3、选中L档,选中测量电感量

  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,记录测量值。要有5~8个数据。

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

不同的仪器能测量的电感参数都有一些出入。因此,做任何测量前的熟悉你的测量仪器。你的仪器能做什么。然后按照它给你的操作说明去做即可。

12、电感在使用过程中要注意的事项

电感使用的场合

潮湿与干燥、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,都要注意。

电感的频率特性

在低频时,电感一般呈现电感特性,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,感性效应降低等现象。不同的电感的高频特性都不一样。

来源:EDN电子技术设计

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