电感的基础知识

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Page,14,Lenovo Executive Presentation Guideline | 2010 Lenovo,Lenovo Confidential Lenovo Confidential Lenovo Confidential Lenovo Confidential Lenovo Confidential, 2010 Lenovo,Lenovo Confidential Lenovo Confidential Lenovo Confidential Lenovo Confidential Lenovo Confidential,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,电感基础知识,电感的定义,电感的作用及主要特性参数,常用电感的型号、规格及命名,电感在使用过程中要注意的事项,电感的定义,一 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。 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。 总之，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。,二 电感线圈与变压器,电感线圈：导线中有电流时，其周围即建立磁场。通常我们把导线绕成线圈，以增强线圈内部的磁场。 电感线圈就是据此把导线（漆包线、纱包或裸导线）一圈靠一圈（导线间彼此互相绝缘）地绕在绝缘管（绝缘体、铁芯或磁芯）上制成的。一般情况，电感线圈只有一个绕组。 变压器：电感线圈中流过变化的电流时，不但在自身两端产生感应电压，而且能使附近的线圈中产生感应电压，这一现象叫互感。两个彼此不连接但又靠近，相互间存在电磁感应的线圈一般叫变压器。,三 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),，,1H=103mH=106uH,。 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。,四 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。,电感的作用及特性参数,一 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=2fL,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。,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。 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，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。,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。,二 电感的特性参数,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。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,XL=2fL,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=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、线圈与底版间存在牡缛荼怀莆 植嫉缛荨植嫉缛莸拇嬖谑瓜呷,腝值减小，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,。,常用电感的型号、规格及命名,国内外有众多的电感生产厂家，其中名牌厂家有,SAMUNG,、,PHI,、,TDK,、,AVX,、,VISHAY,、,NEC,、,KEMET,、,ROHM,等。,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,个别示意图：,贴片绕线电感 贴片叠层电感,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,； 个别示意图：,贴片功率电感 屏蔽式功率电感,片状磁珠,种类：,CBG,（普通型） 阻抗：,5,3K CBH,（大电流） 阻抗：,30,120 CBY,（尖峰型） 阻抗：,5,2K,个别示意图：,贴片磁珠 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,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,轴向滤波电感,规格：,LGC0410/LGC0513/LGC0616/LGC1019,电感量：,0.1uH-10mH,。额定电流：,65mA10A,。,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,）：,3.2515.88,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。,常见的磁芯磁环,a.,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,）。,b.,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。,电感在使用过程中要注意的事项,a.,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。,b.,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。,c.,电感设计要承受的最大电流，及相应的发热情况。,d.,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。,e.,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。,