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电感器变压器选型与应用

时间:2020-03-13 16:16:59 来源:网络整理 有0人参与

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磁性元器件—电感器和变压器与其他电气元件不同,使用者很难采购到符合自己要求的电感和变压器。因为没有一个在规定范围内通用的规范化的参数,而表征磁性元件的大多数参数(电感量,电压,电流,处理能量,频率,匝比,漏感,损耗)对制造商是无所适从的。

磁性元件的分析和设计比电路设计复杂得多,要得到的答案是困难的。因为要涉及到许多因素,因此设计结果绝不是合理的。考虑的不仅是小体积,低成本,或效率,还要包含结构、工艺、散热以及干扰等设计。高频开关电源的很多麻烦是由于磁性元件工艺、结构不合理引起的。

电感器是依据电磁感应原理,由导线绕制而成。在电路中具有通直流、阻交流的作用。在电路图中用符号L表示,主要参数是电感量,单位是亨利,用H表示。依据电磁感应原理,电感器派生出很多种器件。

Z=R+jX            R=ωL0μ‘'         X=ωL0μ'

电感器种类

1  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、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,有LG1、LGA、LPH等系列。LG1系列电感器的电感量范围为0.1~100000μH,额定电流分为50mA、150mA、300mA、700mA和1.6A五种规格。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0.22~1000μH,额定电流为0.04~1.4A。LPH系列电感器也为小型封装结构,其电感量范围为3.9~18000μH。误差范围为±5%~±20%。

2、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,有LG2P、LG2S、LPV等系列。电感量范围为0.1~100000μH,额定工作电流为0.05~2.0A,误差范围为±5%~±20%。

2 可调电感器

其外部为金属屏蔽罩,内部由尼龙衬架、工字形磁心、磁帽及引脚座等构成,在工字磁心上有用高强度漆包线绕制的绕组。磁帽装在屏蔽罩内的尼龙架上,可以上下旋转动,通过改变它与线圈的距离来改变线圈的电感量。

3 阻流电感器

阻流电感器是指在电路中用以阻塞交流电流通路的电感线圈,它分为高频阻流线圈和低频阻流线圈。

1、高频阻流线圈:高频阻流线圈也称高频扼流线圈,它用来阻止高频交流电流通过。v高频阻流线圈工作在高频电路中,多用采空心或铁氧体高频磁心,骨架用陶瓷材料或塑料制成,线圈采用蜂房式分段绕制或多层平绕分段绕制。

2、低频阻流线圈:低频阻流线圈也称低频扼流圈,它应用于电流电路、音频电路或场输出等电路,其作用是阻止低频交流电流通过。

4 按应用原理分类

储能类 :包括起储能作用的储能电感器,谐振电感器;开关电源电感器(BUCK电感、BOOST电感等)。

EMI滤波类 :包括差模电感器;共模电感器;  无源PFC电感器; LC滤波电感器。起交流和直流滤波作用的滤波电感器;起抑制电磁干扰作用的电磁干扰滤波电感器,尖峰抑制电感器;起抑制噪声作用的噪声滤波电感器;起吸收浪涌电流作用的吸收电感器,起减缓电流变化速率的缓冲电感器;

其他类 :起开关作用的磁性开关电感器;起帮助半导体开关换向作用的换向电感器;起调节电感作用的可控电感器和饱和电感器。

5 按封装结构分类

金属壳密封类 :金属密封壳装有单独制造的出头和引出端,此类别不包括用绝缘引线穿过金属壳的电感器。

灌封类 :包括模注灌封或包封结构,以及包括具有金属壳,一端或者两端敞开并用灌封材料填充的电感器,或者用用绝缘引线穿过金属壳的电感器。

开放类:开放类就是除金属壳类、灌封类以外的电感器,包括端封式结构的电感器。

电感器的主要参数

1、电感量

反应电感储存磁场能的本领,它的大小与电感线圈的匝数、几何尺寸、有无磁心(铁心)、磁心的导磁率有关。在同等条件下,匝数多电感量大,线圈直径大电感量大,有磁心比没磁心电感量大。用于高频电路的电感量相对较小,用于低频电路的电感量相对较大。电感量的单位为亨(H)

L=Ψ/I=NAeB/I=N2AeB/Hle

=μ0μeN2Ae/le

2、标称电流值

电感器长期工作不损坏所允许通过的电流。它是高频、低频扼流线圈和大功率谐振线圈的重要参数。常以字母A、B、C、D、E来分别表示标称电流值50mA、150mA、300mA、700mA、1600mA。应用时实际通过电感器的电流不宜超过标称电流值。

更详细内容:

功率电感器的额定电流为什么有两种?

3、品质因数(Q值):

电感线圈中储存能量与消耗能量的比值称为品质因数。又称Q值。或是线圈所呈现的感抗与线圈直流电阻的比值,Q=wL/R。电感器的Q值一般为50-300,Q值与线圈的结构(导线粗细、多股或单股、绕法、磁心)有关,Q值越高,电路的损耗越小。在调谐回路中,要求Q较高,以减小与线圈回路的损耗;在滤波回路中,Q值不宜过高,以免使其与滤波电容构成谐振回路,对电路产生影响,对于高频扼流圈和低频扼流圈不做要求。

4 精度等级

允许偏差是指电感器上标称的电感量与实际电感的允许误差值。

一般用于振荡或滤波等电路中的电感器要求精度较高,允许偏差为±0.5%;而用于耦合、高频阻流等线圈的精度要求不高,允许偏差为±10%~20%。

5、分布电容:指线圈匝与匝之间形成的分布电容,它降低了线圈的品质因数Q,也使线圈的工作频率受到限制。高频线圈采用减小线圈骨架直径,采用细导线绕制、蜂房式或分段式绕法就是为了减少分布电容。

6、自谐频率:电感在其SRF时,电感的分布电容与电感值产生共振,此时电感值与电容值相等而互相抵销。电感的Q值在共振频率时,Q=0,XL=0,故此时电感出现具高阻抗值。电感超过此频率则失效成电容性产品,故一般讯号用电感会订SRFmin

我们知道谐振频率f=1/(2π√LC),该式里有2个参数决定f,就是L和C。由式可知,LC越小,频率越高。在电容一定的情况下,可以考虑减小电感,提高自谐振频率;如果电感一定,就要考虑怎么减小分布电容,而电容的公式是C=ε·S/4πkd,这里有三个变量,ε,S和d,介电常数ε也就是电感里面的填充材料,看是否有可选材料减小介电常数,另一个是S,就是减小接触面积,也就是电感里面的每一圈绕线的接触面积减小,第三个是d,可以考虑每一圈线疏绕。或者用高u的磁芯,减少绕线圈数等。

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