電子元器件系列知識--電感

1、電感元件的分類概述： 凡是能產(chǎn)生電感作用的原件統(tǒng)稱為電感原件，常用的電感元件有固定電感器， 阻流圈，電視機(jī)永行線性線圈，行，幀振蕩線圈，偏轉(zhuǎn)線圈，錄音機(jī)上的磁頭，延遲線等。1 固定電感器 :一般采用帶引線的軟磁工字磁芯，電感可做在10-22000uh之間，Q值控制在40左右。2 阻流圈：他是具有一定電感得線圈，其用途是為了防止某些頻率的高頻電流通過，如整流電路的濾波阻流圈，電視上的行阻流圈等。 3 行線性線圈：用于和偏轉(zhuǎn)線圈串聯(lián)，調(diào)節(jié)行線性。由工字磁芯線圈和恒磁塊組成，一般彩電用直流電流1.5A電感116-194uh頻率：2.52MHZ 4 行振蕩線圈： 由骨架，線圈，調(diào)節(jié)桿，螺紋磁芯組成。一

2、般電感為5mh調(diào)節(jié)量大于+-10mh.電感線圈的品質(zhì)因數(shù)和固有電容(1)電感量及精度 線圈電感量的大小，主要決定于線圈的直徑、匝數(shù)及有無鐵芯等。電感線圈的用途不同，所需的電感量也不同。例如，在高頻電路中，線圈的電感量一般為0.1uH100Ho 電感量的精度，即實(shí)際電感量與要求電感量間的誤差，對它的要求視用途而定。對振蕩線圈要求較高，為o2-o5。對耦合線圈和高頻扼流圈要求較低，允許1015。對于某些要求電感量精度很高的場合，一般只能在繞制后用儀器測試，通過調(diào)節(jié)靠近邊沿的線匝間距離或線圈中的磁芯位置來實(shí)現(xiàn)o(2)線圈的品質(zhì)因數(shù) 品質(zhì)因數(shù)Q用來表示線圈損耗的大小，高頻線圈通常為50300。對調(diào)諧回

3、路線圈的Q值要求較高，用高Q值的線圈與電容組成的諧振電路有更好的諧振特性；用低Q值線圈與電容組成的諧振電路，其諧振特性不明顯。對耦合線圈，要求可低一些，對高頻扼流圈和低頻扼流圈，則無要求。Q值的大小，影響回路的選擇性、效率、濾波特性以及頻率的穩(wěn)定性。一般均希望Q值大，但提高線圈的Q值并不是一件容易的事，因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用場合、對線圈Q值提出適當(dāng)?shù)囊蟆?線圈的品質(zhì)因數(shù)為： Q=L/R 式中： 工作角頻； L線圈的電感量； R線圈的總損耗電阻線圈的總損耗電阻，它是由直流電阻、高頻電阻(由集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)引起)介質(zhì)損 耗等所組成。 為了提高線圈的品質(zhì)因數(shù)Q，可以采用鍍銀銅線，以減小高頻電阻；用多

4、股的絕緣線代替具有同樣總裁面的單股線，以減少集膚效應(yīng)；采用介質(zhì)損耗小的高頻瓷為骨架，以減小介質(zhì)損耗。采用磁芯雖增加了磁芯損耗，但可以大大減小線圈匝數(shù)，從而減小導(dǎo)線直流電阻，對提高線圈Q值有利。 (3)固有電容 線圈繞組的匝與匝之間存在著分布電容，多層繞組層與層之間，也都存在著分布電容。這些分布電容可以等效成一個與線圈并聯(lián)的電容Co，如圖示。此主題相關(guān)圖片如下：這個電容的存在，使線圈的工作頻率受到限制，Q值也下降。圖示的等效電路，實(shí)際為一由L、R、和Co組成的并聯(lián)諧振電路，其諧振頻率稱為線圈的固有頻率。為了保證線圈有效電感量的穩(wěn)定，使用電感線圈時，都使其工作頻率遠(yuǎn)低于線圈的固有頻率。為了減小線圈

5、的固有電容，可以減少線圈骨架的直徑，用細(xì)導(dǎo)線繞制線圈，或采用間繞法、蜂房式繞法。 此主題相關(guān)圖片如下：(4)線圈的穩(wěn)定性 電感量相對于溫度的穩(wěn)定性，用電感的溫度系數(shù)L表示 此主題相關(guān)圖片如下：式中：L2和L1分別是溫度為t2和t1時的電感量。 對于經(jīng)過溫度循環(huán)變化后，電感量不再能恢復(fù)到原來值的這種不可逆變化，用電感的不穩(wěn)定系數(shù)表示 此主題相關(guān)圖片如下：式中：L和L1，分別為原來和溫度循環(huán)變化后的電感量。 溫度對電感量的影響，主要是因為導(dǎo)線受熱膨脹，使線圈產(chǎn)生幾何變形而引起的。減小這一影響的方法可采用熱法(繞制時將導(dǎo)線加熱，冷卻后導(dǎo)線收縮，以保證導(dǎo)線緊緊貼合在骨架上)溫度增大時，線圈的固有電容和

6、漏電損耗增加，也會降低線圈的穩(wěn)定性。改進(jìn)的方法是，將線圈用防潮物質(zhì)浸漬或用環(huán)氧樹脂密封，浸漬后由于浸漬材料的介電常數(shù)比空氣大，其線匝間的分布電容增大。同時，還引入介質(zhì)損耗，影響Q值。(5)額定電流 主要是對高頻扼流團(tuán)和大功率的諧振線圈電感器、變壓器檢測方法與經(jīng)驗 1、色碼電感器的的檢測將萬用表置于R1擋，紅、黑表筆各接色碼電感器的任一引出端，此時指針應(yīng)向右擺動。根據(jù)測出的電阻值大小，可具體分下述三種情況進(jìn)行鑒別：A、被測色碼電感器電阻值為零，其內(nèi)部有短路性故障。B、被測色碼電感器直流電阻值的大小與繞制電感器線圈所用的漆包線徑、繞制圈數(shù)有直接關(guān)系，只要能測出電阻值，則可認(rèn)為被測色碼電感器是正常的

7、。2、中周變壓器的檢測A、將萬用表撥至R1擋，按照中周變壓器的各繞組引腳排列規(guī)律，逐一檢查各繞組的通斷情況，進(jìn)而判斷其是否正常。B、檢測絕緣性能將萬用表置于R10k擋，做如下幾種狀態(tài)測試：(1)初級繞組與次級繞組之間的電阻值；(2)初級繞組與外殼之間的電阻值；(3)次級繞組與外殼之間的電阻值。上述測試結(jié)果分出現(xiàn)三種情況：(1)阻值為無窮大：正常；(2)阻值為零：有短路性故障；(3)阻值小于無窮大，但大于零：有漏電性故障。3、電源變壓器的檢測A、通過觀察變壓器的外貌來檢查其是否有明顯異?，F(xiàn)象。如線圈引線是否斷裂，脫焊，絕緣材料是否有燒焦痕跡，鐵心緊固螺桿是否有松動，硅鋼片有無銹蝕，繞組線圈是否有

8、外露等。B、絕緣性測試。用萬用表R10k擋分別測量鐵心與初級，初級與各次級、鐵心與各次級、靜電屏蔽層與衩次級、次級各繞組間的電阻值，萬用表指針均應(yīng)指在無窮大位置不動。否則，說明變壓器絕緣性能不良。C、線圈通斷的檢測。將萬用表置于R1擋，測試中，若某個繞組的電阻值為無窮大，則說明此繞組有斷路性故障。D、判別初、次級線圈。電源變壓器初級引腳和次級引腳一般都是分別從兩側(cè)引出的，并且初級繞組多標(biāo)有220V字樣，次級繞組則標(biāo)出額定電壓值，如15V、24V、35V等。再根據(jù)這些標(biāo)記進(jìn)行識別。E、空載電流的檢測。(a)、直接測量法。將次級所有繞組全部開路，把萬用表置于交流電流擋(500mA，串入初級繞組。當(dāng)

9、初級繞組的插頭插入220V交流市電時，萬用表所指示的便是空載電流值。此值不應(yīng)大于變壓器滿載電流的1020。一般常見電子設(shè)備電源變壓器的正?？蛰d電流應(yīng)在100mA左右。如果超出太多，則說明變壓器有短路性故障。(b)、間接測量法。在變壓器的初級繞組中串聯(lián)一個10/5W的電阻，次級仍全部空載。把萬用表撥至交流電壓擋。加電后，用兩表筆測出電阻R兩端的電壓降U，然后用歐姆定律算出空載電流I空，即I空=U/R。F、空載電壓的檢測。將電源變壓器的初級接220V市電，用萬用表交流電壓接依次測出各繞組的空載電壓值(U21、U22、U23、U24)應(yīng)符合要求值，允許誤差范圍一般為：高壓繞組10，低壓繞組5，帶中心

10、抽頭的兩組對稱繞組的電壓差應(yīng)2。G、一般小功率電源變壓器允許溫升為4050，如果所用絕緣材料質(zhì)量較好，允許溫升還可提高。H、檢測判別各繞組的同名端。在使用電源變壓器時，有時為了得到所需的次級電壓，可將兩個或多個次級繞組串聯(lián)起來使用。采用串聯(lián)法使用電源變壓器時，參加串聯(lián)的各繞組的同名端必須正確連接，不能搞錯。否則，變壓器不能正常工作。I、電源變壓器短路性故障的綜合檢測判別。電源變壓器發(fā)生短路性故障后的主要癥狀是發(fā)熱嚴(yán)重和次級繞組輸出電壓失常。通常，線圈內(nèi)部匝間短路點(diǎn)越多，短路電流就越大，而變壓器發(fā)熱就越嚴(yán)重。檢測判斷電源變壓器是否有短路性故障的簡單方法是測量空載電流(測試方法前面已經(jīng)介紹)。存在

11、短路故障的變壓器，其空載電流值將遠(yuǎn)大于滿載電流的10。當(dāng)短路嚴(yán)重時，變壓器在空載加電后幾十秒鐘之內(nèi)便會迅速發(fā)熱，用手觸摸鐵心會有燙手的感覺。此時不用測量空載電流便可斷定變壓器有短路點(diǎn)存在。大功率片狀繞線型電感 大功率片狀繞線型電感器主要用于DC/DC變換器中，用作儲能元件或大電流LC濾波元件(降低噪聲電壓輸出)。它以方形或圓形工字型鐵氧體為骨架，采用不同直徑的漆包線繞制而成，如圖所示：老式DCDC變換器的工作頻率僅幾十kHz(如3050kHz)，如今新型DC/DC變換器的頻率高于200kHz，老式低頻電感不適用了。在鐵氧體底部沉積導(dǎo)電材料，經(jīng)燒結(jié)后形成焊接的電極。此主題相關(guān)圖片如下：大功率片狀

12、繞線型電感器型號不統(tǒng)一，尺寸也不相同，這里僅介紹一種圓形工字形鐵氧體骨架構(gòu)成的電感器，其尺寸、電感量范圍及直流電阻范圍如表所示：由表可以看出，同一尺寸的骨架可以采用不向直徑漆包線來繞制、繞的匝數(shù)不同，故其電感量及直流電阻值是一個范圍 電阻越小，線徑越大尺寸也越大，這是個矛盾。此主題相關(guān)圖片如下：標(biāo)準(zhǔn)的大功率電感量基數(shù)為1 2.2 3.3 4.7 5.6 6.8 8.2。常用的電感量范圍為1330uH。有時需要在試驗中調(diào)整電感量，以獲得最佳數(shù)值。作為大功率片狀電感器還有下列兩個主要參數(shù)：最大電流及工作頻率。電感線圈的使用 (1)磁場輻射的影響電感線圈裝在線路板上有立式與臥式兩種方式，要注意其磁場

13、的輻射對鄰近器件工作的影響。如臥式電感器的引線是從兩端引出，裝在線路板上多是橫臥著，它的線圈都繞在棒形的磁芯上，它工作時，磁力線在周圍散發(fā)，見圖(a)。不僅有效導(dǎo)磁系數(shù)低，而且其磁場輻射會影響鄰近部件的工作，特別在高頻工作時影響更大。所圖(b)示。此主題相關(guān)圖片如下：電感線圈的磁場輻射立式電感器無此缺點(diǎn)，其線圈都繞在“工”形或“王”形磁芯上，甚至繞在很薄的“工”形的磁芯上，工作時磁力線很少散發(fā)有效導(dǎo)磁系數(shù)較高，磁場輻射小，對鄰近部件影響小。同時占空系數(shù)小，分布電容也小。如圖(b)(2)工作頻率與磁芯材料的關(guān)系由于電感器的基體是鐵氧體磁芯，其工作頻率自然要受磁芯材料工作頻率的限制，必須慎重選擇。

14、有關(guān)術(shù)語及定義1.初始磁導(dǎo)率i 初始磁導(dǎo)率是磁性材料的磁導(dǎo)率(B/H)在磁化曲線事始端的極限值，即 i=1/0 lim:H0 B/H式中為0真空磁導(dǎo)率(410-7H/m) H為磁場強(qiáng)度(A/m) B磁通密度(T) 2.有效磁導(dǎo)率e：在閉合磁路中，如果漏磁可忽略，可以用有效磁導(dǎo)率來表征磁芯的性能。 e=L/0N2*Le/Ae式中L為裝有磁芯的線圈的電感量(H) N為線圈匝數(shù) Le為有效磁路長度(m) Ae為有效截面積(m2)3.飽和磁通密度Bs(T)：磁化到飽和狀態(tài)的磁通密度。見圖1。4.剩余磁通密度Br(T)從飽和狀態(tài)去除磁場后，剩余的磁通密度。見圖1。 5.矯頑力He(A/m)從飽和狀態(tài)去除

15、磁場后，磁芯繼續(xù)被反向磁場磁化，直至磁通密度減為零，此時的磁場強(qiáng)稱為矯頑力。見圖1。6.損耗因素tan根據(jù)因數(shù)是磁滯損耗、渦流損耗和剩余損耗三者之和 tan=tanh+tane+tanr式中tanh為磁滯損耗因數(shù) tane為渦流損耗因數(shù) tanr為剩余損耗因數(shù)7.相對損耗因數(shù)tan/u相對損耗因數(shù)是損耗因數(shù)與磁導(dǎo)率之比：tan/ui（適用于材料）tan/ue（適用于磁路中含有氣隙的磁芯）8.品質(zhì)因數(shù)Q品質(zhì)因數(shù)為損耗因數(shù)的倒數(shù)：Q=1/tan9.溫度因數(shù)u(1/K)溫度系數(shù)為溫度在T1和T2范圍內(nèi)變化時，每變化1K相應(yīng)的磁導(dǎo)率的相對變化量：u=U2-U1/U1*1/T2-T1(T2T1)式中U1

16、為溫度為T1時的磁導(dǎo)率 U2為溫度為T2時的磁導(dǎo)率10.相對溫度系數(shù)ur(1/K)溫度系數(shù)和磁導(dǎo)率之比，即ur=U2-U1/(U2)2*1/T2-T1(T2T1)11.居里溫度Tc()在該溫度下材料由鐵磁性（或亞鐵磁性）轉(zhuǎn)變順磁性。見圖2。12.減落因數(shù)DF：在恒溫下，完全退磁的磁芯的磁導(dǎo)率隨時間的衰減變化，即DF=U1-U2/logT2-T1*1/(U1)2(T2T1)式中U1為退磁后T1分鐘的磁導(dǎo)率 U2為退磁后T2分鐘的磁導(dǎo)率 13.電阻率(/m)具有單位截面積和單位長度的磁性材料的電阻。14.密度d(kg/m3)單位體積材料的重量，即d=W/V式中W為磁芯的重量 (kg)V為磁芯的體積(m3)