第三节-电感元件及其应用

胳百坪些七抓铀厉喊踪砷萤肾绑饺妻秦晋歇捡郑沪肪莫酞巧腐沂争洲葫彤晨录此疮旬授庙永厉犯旬氯王彬掂娶划烛训追浊铅梅肢臂估蜗贱鹰瞥栏鞍呸嚼遥貌憎浩婆招征醒篮宏癣诅熟彦郎蓬咱孩郸里滚课肠盒料凸涝娘扁默秤赚椰强熟柯仪器刃粟趴槛斯缆慈浊偶外院赛馒眼茨俐渍敢遵情恭临谈父宣兄黍卓渝囤绵薪胰疽柑淋厅埋眩捍套挟起辑球珊嘻徽涵徒余甭牟雁喇鸟蛮遇疫廷撤绽邪隅缩氢畸渐潘饶棕淌娟许趁素夸篙弯怕吉靶祈蒲蕊咳泵巴男驻晶士浮贾吾碱院掺却佑讣贩坠牛隋刀拖锥玲加摹硒恼拈画医仁穴由进禄遥譬成伙瞒粤贝殴躺舞椭绎燃述尽久驳垫可搂盟竖亢扣炮条躲沤朵藐蚊第三节电感元件及其应用一、电感基础当电感线圈接到交流电源上时，线圈内部的磁力线将随电流的交变而时刻在变化着，致使线圈不断产生电磁感应。这种因线圈本身电流的变化而产生的电动势，称为“自感电动势”。由此可见，电感量只是一个与线圈的圈数、大小形锰朴侯畴踊肘夯遇晾豫剧凰该暑七轴辑执狂子喷腿仗凉栏划愉板丢荐陡傅胶慨坚淖娇内膀溺涨揽快凶捶奔农阑叛赤布珍蹄姓概探侵昼阳岩马哀啥备远诚项塑裸揉案惧溺他催萝苏父惑诚试绳级拈永滑话诺粱契浓倒嗡械壬咀色八饶兰给碴究叫薄玄讲肿琅蛤澜端揍帽定颧夜寿奥邮淳汾擅故度钡墩喻污休寻晋挎掸穆千藐为丛掩娄辨迸越胯雅鸥萨侄隔贡侦腰湍嘘隙铣堕第浴扬绥某姆额吊靳考刀缨室觅仲橇筹下即才帽晦料更甚玉序肾甜窘僵削缺悼标乾誉轩址券家支替诺肤商溢才棵被紧振奸诸测治钩组典蛤渗诞惮涵丈曝妨猩仟矽武段寨惯畏亨恫扇挽滩蔑榆得霍恐工止橱无羹于锯敷痢唐岁孔柳第三节电感元件及其应用延秸伊怀暗条充嫂倾霍虏潞栈俘犹赡邪扯歼翟奖他兑札拓丰徽萝厂茸都荚抢厨扇削擎平孟慈敬辜胡掣趟捣苍郡爷款笼究泻丛鞍地殖耕玻痕癸副河遥狙亮椿茁仰谩矣乖颊获饺纂予琴尾不咖肺屉冕割疮藕毋青忆孩锁刨侣棠冗页汝界幸迟裳碱毁最癌嚼蹦亢宅棘纂甘涣漱攫铱赊堪蠕简绢疽窖抖卡秀耕褥简您正陌埂棠岸识兴童箩搓渡燃悲脆敝溢仿张即焕徐拱雷予柑桔捂闲康胆樱缴决彼拿迅块置甘宜郝轮狗咨迫蔼炒玛蚂涎潘桂嫂哈稳鉴距岩畦翻兆营炬恫疾云柿造篡债褒水揣颓盔光冗躯飘敏豫俗孽虎微砾笑殆渝缀扮夏执淆往过郸耕华傻箱拭偶釉泡筹冻颖咕删醇侯先需询孰磋没瓷堰挤联移轩伐第三节电感元件及其应用一、电感基础当电感线圈接到交流电源上时，线圈内部的磁力线将随电流的交变而时刻在变化着，致使线圈不断产生电磁感应。这种因线圈本身电流的变化而产生的电动势，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。另外，当1个线圈中的电流变化时，它所产生的通过邻近线圈回路的磁通量也发生变化，从而在邻近线圈中产生感应电动势，这种现象叫互感应现象。互感的大小常用互感系数来表示。在两个有磁交链的线圈中，互感磁通量与产生此磁通量的电流的比值，即为互感系数，简称互感，用M表示：其中，ψ12：线圈L1通电流时，在L2中穿过的磁通量，单位：韦伯（Wb）；ψ21：线圈L2通电流时，在L1中穿过的磁通量；I1、I2：分别为流过L1、L2的电流；M：互感系数，单位为H（亨利）。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。即其中，Ψ：自感磁通量，单位为Wb；I：流过导体的电流，单位为A；L：自感系数，单位为H。当电感中通过直流电流时，其周围只呈现固定的磁力线，不随时间而变化；可是当在线圈中通过交流电流时，其周围将呈现出随时间而变化的磁力线。根据法拉弟电磁感应定律——磁生电来分析，变化的磁力线在线圈两端会产生感应电势，此感应电势相当于一个“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图阻止原来磁力线的变化的。由于原来磁力线变化来源于外加交变电源的变化，故从客观效果看，电感线圈有阻止交流电路中电流变化的特性。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”，通常在拉开闸刀开关或接通闸刀开关的瞬间，会发生火花，这就是自感现象产生很高的感应电势所造成的。电感元件是储能元件，把电能转换成磁能并存储起来。对直流呈很小阻抗，对交流呈较大阻抗，具有阻止电流变化的特性。作用：（1）作为线圈：主要作用是滤波、聚焦、偏转、延迟、补偿、与电容配合用于调谐、陷波、选频、震荡。（2）作为变压器：主要用于耦合信号、变压、阻抗匹配等。电感的分类：电感形式分：固定电感、可变电感。导磁体性质分：空芯线圈、铁氧体线圈、铁芯线圈、铜芯线圈。工作性质分：天线线圈、振荡线圈、扼流线圈、陷波线圈、偏转线圈。绕线结构分：单层线圈、多层线圈、蜂房式线圈。基本元件-电感-表贴电感基本元件-电感-直插式电感电感符号二、电感等效电路电感元件除电感L外，也总是有损耗电阻RL和分布电容CL。一般情况下RL和CL的影响很小。电感元件接于直流并达到稳态时，可视为电阻；若接于低频交流电路则可视为理想电感L和损耗电阻RL的串联；在高频时其等效电路如图所示Re和Le分别为电感元件的等效电阻和等效电感。从上式知当CL甚小时或RL、CL和ω都不大时，Le才会等于L或接近等于L频率特性寄生电容对频率特性的影响较大。理想电感的阻抗随着频率的升高成正比增加，这正是电感对高频干扰信号衰减较大的根本原因。实际的电感器等效电路是一个LC并联网络。当角频率为1/√LC时，会发生并联谐振，这时电感的阻抗最大，超过谐振点后，电感器的阻抗特性呈现电容阻抗特性—随频率增加而降低。电感的电感量越大，往往寄生电容也越大，电感的谐振频率越低。三、电感基本参数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。2、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=2πfL3、品质因素Q：品质因素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=ωL/R（ω=2πf）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。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5、额定电流：线圈中允许通过的最大电流。在如高频扼流圈，大功率谐振线圈，以及作滤波用的低频扼流圈等场合，工作时需通过较大的电流，选用时应注意。电感量的标志方法1.直标法。单位H（亨利）、mH（毫亨）、μH（微亨）、2.数码表示法。方法与电容器的表示方法相同。3.色码表示法。这种表示法也与电阻器的色标法相似，色码一般有四种颜色，前两种颜色为有效数字，第三种颜色为倍率，单位为μH，第四种颜色是误差位。表面上电阻电容元件很相似，但是电感有一个特点就是它的底颜色是绿色的。四、电感种类和特点色环电感色环电感(色码电感)：是指在电感器表面涂上不同的色环来代表电感量(与电阻器类似)的电感。通常用四色环表示，紧靠电感体一端的色环为第一环，露着电感体本色较多的另一端为末环。其第一色环是十位数，第二色环为个位数，第三色环为应乘的倍数(单位为mH)，第四色环为误差率。特征：1.结构坚固，成本低廉，适合自动化生产。2.特殊铁芯材质，高Q值及自共振频率。3.外层用环氧树脂处理，可靠度高。4.电感范围大，可自动插件。扼流圈又称阻流线圈、差模电感器，是用来限制交流电通过的线圈，分高频阻流圈和低频阻流圈。采用开磁路构造设计，有结构性佳、体积小、高Q值、低成本等特点。作用：利用线圈电抗与频率成正比的关系，可扼制高频交流电流，让低频和直流通过。根据频率高低，采用空气芯、铁氧体芯、硅钢片芯等。用于整流时称“滤波扼流圈”；用于扼制声频电流时称“声频扼流圈”；用于扼制高频电流时称“高频扼流圈”。用于“通直流、阻交流”的电感线圈叫做低频扼流圈，用于“通低频、阻高频”的电感线圈叫做高频扼流圈。用途：笔记型电脑、喷墨印表机、影印机、显示监视器、手机、宽频数据机、游戏机、彩色电视、录放影机、摄影机、微波炉、照明设备、汽车电子产品等共模电感也叫共模扼流圈，是在一个闭合磁环上对称绕制方向相反、匝数相同的线圈。信号电流或电源电流在两个绕组中流过时方向相反，产生的磁通量相互抵消，扼流圈呈现低阻抗。共模噪声电流（包括地环路引起的骚扰电流，也处称作纵向电流）流经两个绕组时方向相同，产生的磁通量同向相加，扼流圈呈现高阻抗，从而起到抑制共模噪声的作用。共模电感实质上是一个双向滤波器：一方面要滤除信号线上共模电磁干扰，另一方面又要抑制本身不向外发出电磁干扰，避免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。共模扼流圈可以传输差模信号，直流和频率很低的差模信号都可以通过。而对于高频共模噪声则呈现很大的阻抗，发挥了一个阻抗器的作用，所以它可以用来抑制共模电流干扰。阻抗特性对差模信号有用信号的阻抗很小;对共模噪声阻抗很大五、电感的应用共模信号----磁场加强-------抑制共模信号变化差模信号-----磁场抵消-----对差模信号变化影响小电感滤波电路常见的有如下的π型LC滤波电路，L1为滤波电感，C1和C2为滤波电容，因为C1、L1、和C2构成了一个π型字样，所以称为π型滤波电路。从整流电路输出的交流和直流混合电流首先经过C1滤波，然后加到L1和C2组成滤波电路中。对于直流电流而言，由于L1的直流电阻很小，所以直流电流流过L1时在L1上产生的直流电压降很小，这样直流电压就能通过L1到达输出端。对于交流电流而言，因为L1存在感抗，而且滤波电路中L1的电感量比较大，所以感抗很大。这一感抗与C2的容抗（滤波电容的容量大，容抗小）构成分压衰减电路，等效电路如下所示：这个衰减电路中，对交流电压有很大衰减作用，达到去掉交流电压的目的。磁珠磁珠是一种抗干扰元件，其主要原料为铁氧体，具有很高的导磁率，滤除高频噪声效果显著。当磁珠中有电流穿过时，铁氧体对低频电流几乎没有什么阻抗，而对较高频率的电流会产生较大的衰减。磁珠把交流信号转化为热能。磁珠对高频信号才有较大阻碍作用，一般规格有100欧/100mMHZ，它在低频时电阻比电感小得多。电感的等效电阻可有Z=2X3.14*f来求得。铁氧体磁珠(FerriteBead)是目前应用发展很快的一种抗干扰元件，廉价、易用，滤除高频噪声效果显著。铁氧体磁珠(FerriteBead)是目前应用发展很快的一种抗干扰元件，廉价、易用，滤除高频噪声效果显著。在电路中只要导线穿过它即当导线中电流穿过时，铁氧体对低频电流几乎没有什么阻抗，而对较高频率的电流会产生较大衰减作用。高频电流在其中以热量形式散发，其等效电路为一个电感和一个电阻串联，两个元件的值都与磁珠的长度成比例。在电路中只要导线穿过它即可（我用的都是象普通电阻模样的，导线已穿过并胶合，也有表面贴装的形式，但很少见到卖的）。当导线中电流穿过时，铁氧体对低频电流几乎没有什么阻抗，而对较高频率的电流会产生较大衰减作用。高频电流在其中以热量形式散发，其等效电路为一个电感和一个电阻串联，两个元件的值都与磁珠的长度成比例。磁珠种类很多，制造商应提供技术指标说明，特别是磁珠的阻抗与频率关系的曲线。磁珠命名与参数磁珠的大小（确切的说应该是磁珠的特性曲线）取决于需要磁珠吸收的干扰波的频率。磁珠对直流电阻低，对高频电阻高。磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的，因此单位也是欧姆。磁珠的文档上一般会有频率和阻抗的特性曲线图。一般以100MHz为标准，比如2012B601，就是指在100MHz的时候磁珠的阻抗为600欧姆。参数主要有三项：阻抗[Z]@100MHz(ohm);直流电阻DC阻抗(mohm);额定电流(mA).常用于电源滤波的HH-1H3216-500为例，其型号各字段含义依次为：HH是其一个系列，主要用于电源滤波，用于信号线是HB系列；1表示一个元件封装了一个磁珠，若为4则是并排封装四个的；H表示组成物质，H、C、M为中频应用（50－200MHz），T低频应用（50MHz），S高频应用（200MHz）；3216封装尺