磁性元件知识介绍

磁性元件知识培训刘德强磁性元件说明磁性元件通常由绕组和磁芯构成主要包括电感器和变压器两大类。在电路中的作用：储能、滤波、能量转换、电气隔离等参数：电感量、电压、电流、温度、传输功率、频率、匝数比、漏感、损耗等。应用领域：开关电源、LED驱动电源、光伏逆变器等.第一章:电感器介绍电感器定义和特点定义：电感器是一种将电能和磁能相互转化的元器件，将电能转化为磁能存储起来或将存储的磁能转化为电能释放出来.特点：1.它具有充放电特性和阻止交流电流通过，允许直流电流通过的能力。2.电感阻碍电流的变化就是不让电流变化，当电流增加时电感阻碍电流的增加，当电流减小时电感阻碍电流的减小。电感阻碍电流变化过程并不消耗电能，阻碍电流增加时它将电能转化为磁能暂时储存起来，等到电流减小时再将磁能转化为电能释放出来，因此流过电感器的电流不能突变。3.电感器的感抗与频率、电感量之间成正比。感抗计算公式：ZL=ωL(ω=2πf,f为频率)。电感器在电路中的符号（L)电感器单位：亨(H)、毫亨(mH)、微亨(μH)、纳亨（nH).感值换算关系：1H=103mH，1mH=103μH,1μH=103nH不含磁芯或铁芯电感器含磁芯或铁芯电感器共模电感电感器分类电感器贴片式按贴装方式分类：插件式电感器感值的表示方法电感值的表示方法：1.直标法：电感器的标称电感量用数字和文字符号直接标在电感体上。2.文字符号法：电感器的标称值用数字和文字符号按一定的规律组合标示在电感体上。4R7表示：4.7μH，330表示330μH.电感值的表示方法：3.色标法：在电感器表面涂上不同的色环来代表电感量，通常用三个或四个色环表示。默认单位为μH.颜色第一位有效值第二位有效值倍率允许偏差黑00100±20棕11101±1红22102±2橙33103±3黄44104±4绿55105蓝66106紫77107灰88108白99109金±5%银±10%电感器感值的表示方法电感器主要特性参数1.电感量：也称自感系数，是表示电感器产生自感应能力的一个物理量。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等。通常线圈圈数越多、绕制的线圈越密集，电感量就越大；有磁心的线圈比无磁心的线圈电感量大；磁心导磁率越大的线圈，电感量也越大。2.允许偏差：电感器上标称的电感量与实际电感量的允许偏差值。%100电感器标称值器的标称值电感器的实际值－电感电感器的允许偏差＝允许偏差等级±1%Ⅰ级±5%Ⅱ级±10%Ⅲ级±20%Ⅳ级常用电感器的允许偏差&等级：3.品质因数：也称Q值，是衡量电感器质量的主要参数。▇它是指电感器在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。电感器的Q值越高，其损耗越小，效率越高。计算公式：Q=XL/RS(XL=ω*L=2πf*L).▇电感器品质因数的高低与线圈导线的直流电阻、线圈骨架的介质损耗及铁心、屏蔽罩等引起的损耗等有关。4.分布电容：指线圈的匝与匝之间，线圈与磁心之间，线圈与地之间，线圈与金属之间都存在的电容。电感器的分布电容越小，其稳定性越好。5.额定电流：是指电感器在允许的工作环境下能承受的最大电流值。若工作电流超过额定电流，则电感器就会因发热而使性能参数发生改变，甚至还会因过流而烧毁。6.直流电阻(DCR)：电感器在直流电下的电阻值，直流电阻越小越好。电感器主要特性参数电感器在电路中的作用作用说明滤波一是低频滤波，主要是阻碍电路电流的突变.二是高频滤波，可在高频电路里吸收或阻挡同频或差频的信号波.振荡电感与电容组成振荡电路，将电源的直流电能转变成一定频率的交流信号或高频直流信号的电路.延迟通过电流不能突变及电压相位滞后电流相位的特性实现延迟功能.陷波一种特殊的滤波形式，用于消除某个特定频率的干扰.贴片式电感分类种类特点不足图片绕线式—电感量范围广、—电感量精度高、—低损耗、高Q值—耐电流大、—制作工艺简单、成本低等.小型化方面受到限制.叠层式与绕线型电感相比有：—尺寸小、有利于电路的小型化.—磁屏蔽性、不会干扰周围的元器件，也不会受到周围元器件的干扰，有利于元器件的高密度安装.—叠层一体化结构、可靠性高、耐热性好、可焊性好、形状规则，适合自动化表面安装生产.—成本高—电感小—低Q值.常用的贴片电感从制程工艺上分为绕线式和叠层式两种贴片式电感封装尺寸叠层式电感封装方式&尺寸介绍封装方式英制公制长(L)宽(W)高(T)外电极宽（a)(mil)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)英制尺寸公制尺寸长度及公差宽度及公差厚度及公差宽度范围040210051.0±0.10.5±0.10.5±0.10.2~0.1060316081.6±0.150.8±0.150.8±0.150.1~0.5080520122.0±0.21.25±0.2*0.2~0.8120632163.2±0.21.6±0.2*0.4~1.0121032253.2±0.22.5±0.2*0.6~1.0181245324.5±0.23.2±0.2*0.6~1.0第二章:变压器介绍定义：变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置。特点：除了有电感器的特性外，还有电压变换、电流变换、阻抗变换、电气隔离等特性。变压器在电路中的字母表示：T.变压器定义和特点变压器的理论构件是初级线圈、次级线圈和磁芯，实际制造过程中涉及的基本材料有骨架、线材、铜箔、绝缘胶带等，还有焊锡、凡立水、环氧树脂胶水等化学辅料。U1/U2=N1/N2U1：初级电压降U2：次级（负载）电压降N1：初级线圈L1匝数N2：次级线圈L2匝数i1/i2=N2/N1i1：初级电流i2：次级（负载）电流初级线圈次级线圈磁芯变压器主要特性参数1.工作频率：变压器铁芯损耗与频率关系很大，故应根据使用频率来设计和使用，这种频率称工作频率。2.额定功率：在规定的频率和电压下，变压器能长期工作而不超过规定温升的输出功率，单位:KW。3.额定电压：指在变压器的线圈上所允许施加的电压，工作时不得大于规定值。4.电压比：指变压器初级电压和次级电压的比值，有空载电压比和负载电压比的区别。5.空载电流：变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流（产生磁通）和铁损电流（由铁芯损耗引起）组成。对于50Hz电源变压器而言，空载电流基本上等于磁化电流。变压器主要特性参数6.空载损耗：指变压器次级开路时，在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗，其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗（铜损），这部分损耗很小。7.效率：指次级功率P2与初级功率P1比值的百分比。通常变压器的额定功率愈大，效率就愈高。8.绝缘电阻：表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。9.漏感：线圈所产生的磁力线不能都通过次级线圈,因此产生漏磁的电感称为漏感。指变压器初次级在耦合的过程中漏掉的那一部份磁通，一般来说变压器的漏感是越小越好。变压器的空载损耗变压器的空载损耗包括铁损和铜损，因此变压器工作时的温升主要由铁损和铜损造成的，由于变压器空载损耗的存在，所以变压器输出功率永远小于输入功率。铁损分为涡流损耗和磁滞损耗涡流损耗：当变压器的初级绕组通电后，线圈所产生的磁通在铁心流动，因为铁心本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流，好象一个旋涡所以称为“涡流”，涡流损耗造成变压器铁心发热，导致变压器的温升增加。磁滞损耗：铁磁体在反复磁化过程中因磁滞现象而消耗的能量，表现为磁化过程中有一部分电磁能量不可逆转地转换为热能，磁滞损耗造成变压器铁心发热，导致变压器的温升增加。铜损：绕制变压器需要用大量的铜线，这些铜导线存在着电阻，电流流过铜线会消耗一定的功率，这部分损耗往往变成热量，导致变压器的温升增加。由阻抗计算公式ZL=2πf*L可知，电路的频率越高，绕组的阻抗就越大，铜损就越大。变压器的工作频率开关电源频率大于变压器的工作频率：●在额定电压不变的情况下，磁通密度与频率成反比，频率上升，磁通密度下降，不会引起磁饱和，但是铜损会上升，温升加大，输出额定功率会降低。注：1.磁通密度，也称磁感应强度，它表示垂直穿过单位面积的磁力线的多少，用“B”表示，单位：T（特斯拉）B=H*μ，μ---磁导率，H---磁场强度.2.磁通量，指穿过某一截面的磁通密度(B)与面积(S)的乘积,用“Φ”表示，单位：Wb(韦伯).Φ=BS*cosθ（当B与S平面垂直时，θ=0˚，COS0˚=1,Φ=BS).开关电源频率小于变压器的工作频率：●在额定电压不变的情况下，磁通密度与频率成反比，频率下降，磁通密度上升，如果磁通密超过或接近绕组的最大磁通密度，会引起铁损和励磁电流急剧增加，烧毁变压器。●如果磁通密度小于最大磁通密度的情况下，也会引起铁损上升，励磁电流上升，温升加大，影响变压器的正常性能。变压器的分类工频变压器：工作频率为50Hz或60Hz中频变压器：工作频率为400Hz或1KHz音频变压器：工作频率为20Hz或20KHz超音频变压器：工作频率大于20KHz，小于100KHz高频变压器：工作频率通常为100KHz至几百KHz以上。依照变压器的工作频率分类