電感線圈的制作

1、一些電感元件的設(shè)計(jì)絕大多數(shù)的電子元器件都由生產(chǎn)部門根據(jù)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)和系列進(jìn)行生產(chǎn)，供使用部門選用。而電感元件則是一個(gè)例外，除了一部分電感元件，如固定電感器、阻流圈、振蕩線圈和一些專用電感元件是按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的外，有許多電感元件屬非標(biāo)元器件。需要使用者根據(jù)實(shí)際進(jìn)行自行設(shè)計(jì)和制作。本節(jié)對(duì)常用的電感線圈和低頻扼流圈的簡易設(shè)計(jì)作以介紹。一、如何選定電感線圈的結(jié)構(gòu)首先應(yīng)根據(jù)電路的實(shí)際需要，結(jié)合各種電感線圈的應(yīng)用特點(diǎn)來確定所設(shè)計(jì)電感線圈的結(jié)構(gòu)。間繞式空心線圈的電感量很小，只適合在高頻和超高頻電路中使用。若繞制的圈數(shù)較少，且導(dǎo)線的直徑較粗，就可以不用骨架進(jìn)行繞制。在工作頻率大于 100MHz 時(shí)，一般為了減少

2、集膚效應(yīng)，應(yīng)采用單股粗鍍銀銅線繞制，用骨架或不用骨架時(shí)都有較好的特性， Q 值較高(可達(dá)150400，穩(wěn)定性也很高。單層密繞空心線圈適用于短波、中波回路，一般要用骨架。對(duì)于導(dǎo)線粗而線圈直徑不大的單層密繞空心線圈，也可不用骨架繞制。一般單層密繞空心線圈的電感量也不大，其Q 值可達(dá)150 250，并具有較高的穩(wěn)定性。多層空二、空心線圈的設(shè)計(jì)空心線圈是指以空氣為介質(zhì)的線圈。下面介紹單層線圈和多層線圈的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。1、 單層線圈的計(jì)算單層線圈的結(jié)構(gòu)如圖5-15所示。單層線圈的電感量可由下式計(jì)算：32010=D N L L 圖5-15單層空心線圈式中 : L 線圈的電感量(µH;N 線圈的匝

3、數(shù)，等于l ;D 線圈的直徑(cm;L 0線圈的修正系數(shù)，它是與線圈的長度l 和直徑D 有關(guān)的一個(gè)量，可從圖5-16給出的曲線中求出。2、 多層線圈的計(jì)算多層線圈電感量的計(jì)算與線圈的繞法無關(guān)，因此蜂房式線圈也可按下式計(jì)算：32010=D N L L 圖5-16單層線圈修正系數(shù)L0數(shù)值曲線式中: L多層線圈的電感量(µH;N 線圈的匝數(shù)；D 線圈的外徑(cm ;L 0線圈的修正系數(shù)，它與線圈的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，可從圖5-17給出的曲線中求出。 圖5-17多層線圈修正系數(shù)與數(shù)值曲線3、 分布電容的計(jì)算線圈的分布電容與線圈繞制的類型和結(jié)構(gòu)尺寸等因素有關(guān)，它的計(jì)算比較困難，下面僅介紹單層線圈的分

4、布電容計(jì)算方法。單層線圈的分布電容和線圈的圈數(shù)N 無關(guān)，計(jì)算公式如下：D K K C =10式中: C0 分布電容(pF;D 線圈的直徑(cm ;K 1取決于/d0的一個(gè)系數(shù)，可從圖5-18給出的曲線中求出。K 決定于比值/d0的一個(gè)系數(shù)，可從圖5-18給出的曲線中求出;d 0 線圈導(dǎo)線的直徑(cm;線圈的圈距(cm。 圖5-18 K和K1值曲線多層線圈的分布電容要比單層線圈的分布電容大得多，最大能達(dá)幾百皮法。為了減少分布電容，應(yīng)選用直徑細(xì)的導(dǎo)線繞制，并盡可能減小骨架的尺寸。三、帶磁芯線圈的設(shè)計(jì)1、 磁芯和導(dǎo)線的選擇在選擇磁芯時(shí)，主要應(yīng)考慮工作頻率和Q 值的要求。一般工作頻率在1MHz 以下時(shí)

5、，應(yīng)妥用錳鋅鐵氧體材料制作的磁芯；工作頻率高于1MHz 時(shí)，則應(yīng)選用鎳鋅鐵氧材料制作的磁芯。在要求高Q 值而工作頻率較低的條件下，應(yīng)選用較大尺寸的磁芯。選擇繞制線圈的導(dǎo)線時(shí)，主要與工作頻率有關(guān)。在工作頻率較低時(shí)，可選用線徑較粗的單股導(dǎo)線；當(dāng)工作頻率在1MHz 以上而電感又很小時(shí)，仍可使用單股的較粗漆包線繞制；當(dāng)工作頻率為數(shù)百赫茲時(shí)，則應(yīng)采用多股絲漆包線。2、 電感量的計(jì)算方法帶磁芯線圈的電感量，由于和磁芯的種類及形狀有關(guān)，計(jì)算復(fù)雜且計(jì)算結(jié)果和實(shí)際相差軟大。因此通常使用一種適用于各種磁性材料的簡便計(jì)算方法。根據(jù)理論推導(dǎo)，當(dāng)線圈的尺寸及所選用的磁芯確定后，則其相應(yīng)的參數(shù)就可以認(rèn)為是一個(gè)確定值，可以

6、把它看成是一個(gè)常數(shù)。此時(shí)線圈的電感量僅和線圈匝數(shù)的平方成正比，因此可以列出磁芯線圈電感的計(jì)算式，即2KN L =式中：N 線圈的匝數(shù)；K 系數(shù)，它與線圈的尺寸及磁性材料有關(guān)。一般 K 值的大小是由試驗(yàn)確定的。當(dāng)要繞制的線圈電感量為某一值L m 時(shí)，可先在骨架上(也可以直接在磁芯上 纏繞10匝，然后用電感測量儀測出其電感量L 0, 再用下面的公式求出K 值：200N L K ÷=式中： N 0試驗(yàn)所繞匝數(shù)。由此根據(jù)L m 和K 值便可求出線圈應(yīng)繞的圈數(shù)，即KL N m =例：一個(gè)磁芯，在其上面纏繞10匝線圈后得到的電感為1mH ，試求制作一個(gè)電感量為 9mH的帶磁芯的線圈，應(yīng)繞多少匝？

7、 解：先求0001. 010001. 02200=÷=÷=N L K則30=N m 匝四、磁環(huán)線圈電感量的計(jì)算用形狀如圖5-19所示的磁環(huán)繞制的線圈，其電感量可用下面計(jì)算式計(jì)算： 52104. 0×=l F N L µ圖5-19磁環(huán)線圈式中： L 磁環(huán)線圈的電感量(mH ;F 磁環(huán)的截面積(cm2,h d D F +=2;l 磁環(huán)平均長度(cm, 214. 3dD l +=; 磁環(huán)導(dǎo)磁率；N 線圈的匝數(shù)；D 磁環(huán)外徑(cm;d 磁環(huán)內(nèi)徑(cm;h 磁環(huán)高(cm。例：已知磁環(huán)的截面積F=0.25cm,磁環(huán)平均長度l=4.5cm，磁環(huán)導(dǎo)磁率=1000,若在磁

8、環(huán)上繞 20 匝線圈，求磁環(huán)線圈的電感量為多少？解：將已知條件代入上述公式，得0.28mH××=L五、低頻扼流圈的設(shè)計(jì) 放大級(jí)的波紋系數(shù)為0.001%0.05%，而音頻功率放大級(jí)的波紋系數(shù)在0.1%3%之間。低頻扼流圈的設(shè)計(jì)按以下步驟進(jìn)行。1. 確定電感量當(dāng)使用L 型濾波電路時(shí)，輸出端的波紋系數(shù)為LCL 19. 1= 式中：L 扼流圈的電感量（ H ;C 濾波電容的電容量（F ）。 當(dāng)使用形濾波電路時(shí)，輸出端的波紋系數(shù)為LR L C C =213439 式中: L扼流圈的電感量（ H ;C 1、C 2分別為濾波輸入、輸出電容的電容量（F ;R L 負(fù)載直流電阻（）。 如果已

9、知電路所需的波紋系數(shù)，濾波電容器的電容量也已確定，便可從上面的公式中求出低頻扼流圈所需的最小電感量。2. 確定鐵心的體積 低頻扼流圈是由空心線圈插入硅鋼片鐵心組成的，因此確定鐵心的體積是很重要的。 它可以由下式計(jì)算確定： 2 L I0 Vc = × 10 4 KL 式中：V0鐵心體積(cm; L所需電感量(H; I0流過扼流圈的直流電流(A; KL與 L 及 10 有關(guān)的系數(shù)，如表 5-2 所示。 表 52 L I 02 與系數(shù) K L 的關(guān)系 <0.1 212 0.10.4 1225 0.41.2 2536 >1.2 3648 KL L I 02 3. 確定鐵心型號(hào)及鐵

10、心疊厚 由 E 形硅鋼片鐵心標(biāo)準(zhǔn)可知，鐵心的磁路長度 LC 約為鐵心中心舌寬 a 的 5.6 倍，因 此可根據(jù)下式求出舌寬 a 的尺寸： a=3 VC (cm 5.6 根據(jù)計(jì)算出的鐵心舌寬 a, E 形鐵心片規(guī)格(見第六章第七節(jié)選取與舌寬 a 近似的鐵心 型號(hào)。再根據(jù)下式求出硅鋼片的疊厚： b= VC (cm a LC 式中： Lc鐵心磁路長度，可從所選取的鐵心型號(hào)中查得。 4. 確定線圈匝數(shù) 首先根據(jù)下式計(jì)算 K1 值： K1 = LI 02 VC 計(jì)算出 K1 后,根據(jù)圖 5-20 所示的 K1-K0 曲線求出 K0,再依下式求出匝數(shù) N: N= K 0 LC (匝 I0 5. 確定最佳空

11、氣氣隙值 氣 根據(jù)上面計(jì)算得到的 K1 值,從圖 5-20 給出的曲線上便可得到 Lg-LC 對(duì)應(yīng)的 K2 值， 第 6 頁 共 7 頁 隙便可從下式求出： Lg = K 2 LC 2 式中：Lg鐵心空氣氣隙值(cm。 設(shè)計(jì)舉例： 使用于電源濾波電路的一只低頻扼流圈，已知流過扼流圈的直流電流為 0.4A,需要的 電感量為 5H，請(qǐng)確定其他參數(shù)。 解：已知 L=5H,IC=0.4A，則 2 LI 0 =0.8， 查表 5-2 得 KL 為 2536，取 KL=30, 所以 VC=0.8×104/30267cm 求出 VC 后可進(jìn)行下列參數(shù)計(jì)算： 1 求鐵心舌寬 a a=3 267 3.6cm 5.6 2 查表 選 GEIB35 型鐵心， 其舌寬 a=3.5cm。 磁路長度 LC=19.75cm 3 計(jì)算疊厚 b b= 267 3.87cm 3.5 × 19.75 考慮到鐵心的占空系數(shù),