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文檔簡介
1、電感基本知識(定義、分類、原理、性能參數(shù)、應(yīng)用、磁芯等主要材料、檢測)技術(shù)(電感) 2010-08-29 01:15:45 閱讀115 評論0 字號:大中小訂閱 一、 電感器的定義。 1.1 電感的定義: 電感線圈是由導(dǎo)線一圈靠一圈地繞在絕緣管上,導(dǎo)線彼此互相絕緣,而絕緣管可以是空心的,也可以包含鐵芯或磁粉芯,簡稱電感。用L表示,單位有亨利(H)、毫亨利 (mH)、微亨利(uH),1H=103mH=106uH。濾波作用,因為開關(guān)電源利用的是PWM都是百K級的頻率,而且是開關(guān)狀態(tài)產(chǎn)生高次諧波干擾,高次諧波干擾對電網(wǎng)和電路都是污染,因此要濾掉,利用電感的通低頻隔高頻和電容的通高頻隔低頻濾掉高次諧波
2、,因此要在開關(guān)電源中串入電感,并上電容,電感等效電阻Rl=2*PI*f*L,電容等效電阻Rc=1/(2*PI*f*C),一般取電感10-50mH(前提是電感不能磁飽和),電容取0.047uF,0.1uF等,假設(shè)電感取10mH,電容取0.1uF,則對于1MHz的諧波干擾,電感Rl=2*3.14*1Meg*10mH=62.8Kohm,電容Rc=1/(2*3.14*1Meg*0.1uF)=1.59ohm。顯然,高頻信號經(jīng)過電感后會產(chǎn)生很大的壓降,通過電容旁路到地,從而濾掉兩方面的雜波,一個是來自電源電路,一個是來自電力網(wǎng)。電感是利用電磁感應(yīng)的原理進行工作的.當有電流流過一根導(dǎo)線時,就會在這根導(dǎo)線的周
3、圍產(chǎn)生一定的電磁場,而這個電磁場的導(dǎo)線本身又會對處在這個電磁場范圍內(nèi)的導(dǎo)線發(fā)生感應(yīng)作用.對產(chǎn)生電磁場的導(dǎo)線本身發(fā)生的作用,叫做自感;對處在這個電磁場范圍的其他導(dǎo)線產(chǎn)生的作用,叫做互感. 電感線圈的電特性和電容器相反,阻高頻,通低頻.也就是說高頻信號通過電感線圈時會遇到很大的阻力,很難通過;而對低頻信號通過它時所呈現(xiàn)的阻力則比較小,即低頻信號可以較容易的通過它.電感線圈對直流電的電阻幾乎為零. 電阻,電容和電感,他們對于電路中電信號的流動都會呈現(xiàn)一定的阻力,這種阻力我們稱之為阻抗電感線圈對電流信號所呈現(xiàn)的阻抗利用的是線圈的自感.電感線圈有時我們把它簡稱為電感或線圈,用字母L表示.繞制電感線圈時,
4、所繞的線圈的圈數(shù)我們一般把它稱為線圈的匝數(shù).電感線圈的性能指標主要就是電感量的大小.另外,繞制電感線圈的導(dǎo)線一般來說總具有一定的電阻,通常這個電阻是很小的,可以忽略不記.但當在一些電路中流過的電流很大時線圈的這個很小的電阻就不能忽略了,因為很大的線圈會在這個線圈上消耗功率,引起線圈發(fā)熱甚至燒壞,所以有些時候還要考慮線圈能承受的電功率電感是導(dǎo)線內(nèi)通過交流電流時,在導(dǎo)線的內(nèi)部及其周圍產(chǎn)生交變磁通,導(dǎo)線的磁通量與生產(chǎn)此磁通的電流之比。 當電感中通過直流電流時,其周圍只呈現(xiàn)固定的磁力線,不隨時間而變化;可是當在線圈中通過交流電流時,其周圍將呈現(xiàn)出隨時間而變化的磁力線。根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律磁生電來分析
5、,變化的磁力線在線圈兩端會產(chǎn)生感應(yīng)電勢,此感應(yīng)電勢相當于一個“新電源”。當形成閉合回路時,此感應(yīng)電勢就要產(chǎn)生感應(yīng)電流。由楞次定律知道感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁力線總量要力圖阻止原來磁力線的變化的。由于原來磁力線變化來源于外加交變電源的變化,故從客觀效果看,電感線圈有阻止交流電路中電流變化的特性。電感線圈有與力學(xué)中的慣性相類似的特性,在電學(xué)上取名為“自感應(yīng)”,通常在拉開閘刀開關(guān)或接通閘刀開關(guān)的瞬間,會發(fā)生火花,這就是自感現(xiàn)象產(chǎn)生很高的感應(yīng)電勢所造成的。 總之,當電感線圈接到交流電源上時,線圈內(nèi)部的磁力線將隨電流的交變而時刻在變化著,致使線圈不斷產(chǎn)生電磁感應(yīng)。這種因線圈本身電流的變化而產(chǎn)生的電動勢,稱為“
6、自感電動勢”。由此可見,電感量只是一個與線圈的圈數(shù)、大小形狀和介質(zhì)有關(guān)的一個參量,它是電感線圈慣性的量度而與外加電流無關(guān)。1.2 電感線圈與變壓器 電感線圈:導(dǎo)線中有電流時,其周圍即建立磁場。通常我們把導(dǎo)線繞成線圈,以增強線圈內(nèi)部的磁場。 電感線圈就是據(jù)此把導(dǎo)線(漆包線、紗包或裸導(dǎo)線)一圈靠一圈(導(dǎo)線間彼此互相絕緣)地繞在絕緣管(絕緣體、鐵芯或磁芯)上制成的。一般情況,電感線圈只有一個繞組。變壓器:電感線圈中流過變化的電流時,不但在自身兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓,而且能使附近的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓,這一現(xiàn)象叫互感。兩個彼此不連接但又靠近,相互間存在電磁感應(yīng)的線圈一般叫變壓器。1.3 電感的符號與單位 電感
7、符號:L 電感單位:亨 (H)、毫亨(mH)、微亨 (uH),1H=103mH=106uH。1.4 電感的分類: 按 電感形式 分類:固定電感、可變電感。 按導(dǎo)磁體性質(zhì)分類:空芯線圈、鐵氧體線圈、鐵芯線圈、銅芯線圈。 按 工作性質(zhì) 分類:天線線圈、振蕩線圈、扼流線圈、陷波線圈、偏轉(zhuǎn)線圈。 按 繞線結(jié)構(gòu) 分類:單層線圈、多層線圈、蜂房式線圈。 按 工作頻率 分類:高頻線圈、低頻線圈。 按 結(jié)構(gòu)特點 分類:磁芯線圈、可變電感線圈、色碼電感線圈、無磁芯線圈等。二、 電感的主要特性參數(shù)2.1 電感量L 電感量L表示線圈本身固有特性,與電流大小無關(guān)。除專門的電感線圈(色碼電感)外,電感量一般不專門標注在
8、線圈上,而以特定的名稱標注。2.2 感抗XL 電感線圈對交流電流阻礙作用的大小稱感抗XL,單位是歐姆。它與電感量L和交流電頻率f的關(guān)系為XL=2fL 2.3 品質(zhì)因素Q 品質(zhì)因素Q是表示線圈質(zhì)量的一個物理量,Q為感抗XL與其等效的電阻的比值,即:Q=XL/R。 線圈的Q值愈高,回路的損耗愈小。線圈的Q值與導(dǎo)線的直流電阻,骨架的介質(zhì)損耗,屏蔽罩或鐵芯引起的損耗,高頻趨膚效應(yīng)的影響等因素有關(guān)。線圈的Q值通常為幾十到幾百。采用磁芯線圈,多股粗線圈均可提高線圈的Q值。2.4 分布電容 線圈的匝與匝間、線圈與屏蔽罩間、線圈與底版間存在的電容被稱為分布電容。分布電容的存在使線圈的Q值減小,穩(wěn)定性變差,因而
9、線圈的分布電容越小越好。采用分段繞法可減少分布電容。 2.5 允許誤差:電感量實際值與標稱之差除以標稱值所得的百分數(shù)。2.6 標稱電流:指線圈允許通過的電流大小,通常用字母A、B、C、D、E分別表示,標稱電流值為50mA 、150mA 、300mA 、700mA 、1600mA 。三、常用電感線圈3.1 單層線圈 單層線圈是用絕緣導(dǎo)線一圈挨一圈地繞在紙筒或膠木骨架上。如晶體管收音機中波天線線圈。3.2 蜂房式線圈 如果所繞制的線圈,其平面不與旋轉(zhuǎn)面平行,而是相交成一定的角度,這種線圈稱為蜂房式線圈。而其旋轉(zhuǎn)一周,導(dǎo)線來回彎折的次數(shù),常稱為折點數(shù)。蜂房式繞法的優(yōu)點是體積小,分布電容小,而且電感量
10、大。蜂房式線圈都是利用蜂房繞線機來繞制,折點越多,分布電容越小 3.3 鐵氧體磁芯和鐵粉芯線圈 線圈的電感量大小與有無磁芯有關(guān)。在空芯線圈中插入鐵氧體磁芯,可增加電感量和提高線圈的品質(zhì)因素。3.4 銅芯線圈 銅芯線圈在超短波范圍應(yīng)用較多,利用旋動銅芯在線圈中的位置來改變電感量,這種調(diào)整比較方便、耐用。3.5 色碼電感線圈 是一種高頻電感線圈,它是在磁芯上繞上一些漆包線后再用環(huán)氧樹脂或塑料封裝而成。它的工作頻率為10KHz至200MHz,電感量一般在0.1uH到3300uH之間。色碼電感器是具有固定電感量的電感器,其電感量標志方法同電阻一樣以色環(huán)來標記。其單位為uH。 3.6 阻流圈(扼流圈)
11、限制交流電通過的線圈稱阻流圈,分高頻阻流圈和低頻阻流圈。3.7 偏轉(zhuǎn)線圈 偏轉(zhuǎn)線圈是電視機掃描電路輸出級的負載,偏轉(zhuǎn)線圈要求:偏轉(zhuǎn)靈敏度高、磁場均勻、Q值高、體積小、價格低。四、 電感在電路中的作用 基本作用:濾波、振蕩、延遲、陷波等 形象說法:“通直流,阻交流” 細化解說:在電子線路中,電感線圈對交流有限流作用,它與電阻器或電容器能組成高通或低通濾波器、移相電路及諧振電路等;變壓器可以進行交流耦合、變壓、變流和阻抗變換等。 由感抗XL=2fL 知,電感L越大,頻率f越高,感抗就越大。該電感器兩端電壓的大小與電感L成正比,還與電流變化速度i/t 成正比,這關(guān)系也可用下式表示: 電感線圈也是一個
12、儲能元件,它以磁的形式儲存電能,儲存的電能大小可用下式表示:WL=1/2 Li2 。 可見,線圈電感量越大,流過越大,儲存的電能也就越多。 電感的符號 電感量的標稱:直標式、色環(huán)標式、無標式 電感方向性:無方向 檢查電感好壞方法:用電感測量儀測量其電感量;用萬用表測量其通斷,理想的電感電阻很小,近乎為零。五、 電感的型號、規(guī)格及命名。 國內(nèi)外有眾多的電感生產(chǎn)廠家,其中名牌廠家有SAMUNG、PHI、TDK、AVX、VISHAY、NEC、KEMET、ROHM等。5.1 片狀電感 電感量:10NH1MH 材料:鐵氧體 繞線型 陶瓷疊層 精度: J=5% K=10% M=20% 尺寸: 0402 0
13、603 0805 1008 1206 1210 1812 1008=2.5mm*2.0mm 1210=3.2mm*2.5mm 個別示意圖: 貼片繞線電感 貼片疊層電感5.2 功率電感 電感量:1NH20MH 帶屏蔽、不帶屏蔽 尺寸:SMD43、SMD54、SMD73、SMD75、SMD104、SMD105;RH73/RH74/RH104R/RH105R/RH124;CD43/54/73/75/104/105; 個別示意圖: 貼片功率電感 屏蔽式功率電感 5.3 片狀磁珠 種類:CBG(普通型) 阻抗:53K CBH(大電流) 阻抗:30120 CBY(尖峰型) 阻抗:52K 個別示意圖: 貼片
14、磁珠 貼片大電流磁珠 規(guī)格:0402/0603/0805/1206/1210/1806(貼片磁珠) 規(guī)格:SMB302520/SMB403025/SMB853025(貼片大電流磁珠) 5.4 插件磁珠 規(guī)格:RH3.5 規(guī)格 A B C 阻抗值() 10mHz 100mHz RH3.5X4.7X0.8 3.50.15 4.70.3 622 20 45 RH3.5X6X0.8 3.50.15 60.3 622 25 65 RH3.5X9X0.08 3.50.15 90.3 622 40 105 5.5 色環(huán)電感 電感量:0.1uH22MH 尺寸:0204、0307、0410、0512 豆形電感:
15、0.1uH22MH 尺寸:0405、0606、0607、0909、0910 精度:J=5% K=10% M=20% 精度:J=5% K=10% M=20% 插件的色環(huán)電感 讀法:同色環(huán)電阻的標示5.6 立式電感 電感量:0.1uH3MH 規(guī)格:PK0455/PK0608/PK0810/PK0912 5.7軸向濾波電感 規(guī)格:LGC0410/LGC0513/LGC0616/LGC1019 電感量:0.1uH-10mH。 額定電流:65mA10A。 Q值高,價位一般較低,自諧振頻率高。 5.8 磁環(huán)電感 規(guī)格:TC3026/TC3726/TC4426/TC5026 尺寸(單位mm):3.2515.
16、885.9 空氣芯電感 空氣芯電感為了取得較大的電感值,往往要用較多的漆包線繞成,而為了減少電感本身的線路電阻對直流電流的影響,要采用線徑較粗的漆包線。但在一些體積較少的產(chǎn)品中,采用很重很大的 空氣芯電感不太現(xiàn)實,不但增加成本,而且限制了產(chǎn)品的體積。為了提高電感值而保持較輕的重量,我們可以在空氣芯電感中插入磁心、鐵心,提高電感的自感能力,借此提高電感值。目前,在計算機中,絕大部分是磁心電感。六、電感在電路中的應(yīng)用 電感在電路最常見的功能就是與電容一起,組成LC濾波電路。我們已經(jīng)知道,電容具有“阻直流,通交流”的本領(lǐng),而電感則有“通直流,阻交流”的功能。如果把伴有許多干擾信號的直流電通過LC濾波
17、電路(如圖),那么,交流干擾信號將被電容變成熱能消耗掉;變得比較純凈的直流電流通過電感時,其中的交流干擾信號也被變成磁感和熱能,頻率較高的最容易被電感阻抗,這就可以抑制較高頻率的干擾信號。 LC濾波電路 在線路板電源部分的電感一般是由線徑非常粗的漆包線環(huán)繞在涂有各種顏色的圓形磁芯上。而且附近一般有幾個高大的濾波鋁電解電容,這二者組成的就是上述的LC濾波電路。另外,線路板還大量采用“蛇行線貼片鉭電容”來組成LC電路,因為蛇行線在電路板上來回折行,也可以看作一個小電感。七、 常見的磁芯磁環(huán) 鐵粉芯系列 材質(zhì)有:-2材(紅/透明)、-8材(黃/紅)、-18材(綠/紅)、-26材(黃/白)、-28材(
18、灰/綠)、-33材(灰/黃)、-38材(灰/黑)、-40材(綠/黃)、-45材(黑色)、-52材(綠/藍);尺寸:外徑大小從30到400D(注解:外徑從7.8mm到102mm)。鐵硅鋁系列 主要u值有:60、75、90、125;尺寸:外徑大小從3.5mm到77.8mm。 兩種產(chǎn)品的規(guī)格除了主要的環(huán)形外,另有E形,棒形等,還可以根據(jù)客戶提供的各項參數(shù)定做。它們廣泛應(yīng)用于計算機主機板,計算機電源,電源供應(yīng)器,手機充電器,燈飾變壓調(diào)光器,不間斷電源(UPS),各種家用電器控制板等。八、 電感與磁珠的聯(lián)系與區(qū)別電感和磁珠的什么聯(lián)系與區(qū)別1、電感是儲能元件,而磁珠是能量轉(zhuǎn)換(消耗)器件 2、電感多用于電
19、源濾波回路,磁珠多用于信號回路,用于emc對策3、磁珠主要用于抑制電磁輻射干擾,而電感用于這方面則側(cè)重于抑制傳導(dǎo)性干擾。兩者都可用于處理emc、emi問題。emi的兩個途徑,即:輻射和傳導(dǎo),不同的途徑采用不同的抑制方法。前者用磁珠,后者用電感。4、磁珠是用來吸收超高頻信號,象一些rf電路,pll,振蕩電路,含超高頻存儲器電路(ddr sdram,rambus等)都需要在電源輸入部分加磁珠,而電感是一種蓄能元件,用在lc振蕩電路,中低頻的濾波電路等,其應(yīng)用頻率范圍很少超過50mhz。5、電感一般用于電路的匹配和信號質(zhì)量的控制上。一般地的連接和電源的連接。在模擬地和數(shù)字地結(jié)合的地方用磁珠。對信號線
20、也采用磁珠。磁珠的大小(確切的說應(yīng)該是磁珠的特性曲線) 取決于需要磁珠吸收的干擾波的頻率。磁珠就是阻高頻,對直流電阻低,對高頻電阻高。比如1000r100mhz就是說對100m頻率的信號有1000歐姆的電阻。因為磁珠的單位是按照它在某一頻率產(chǎn)生的阻抗來標稱的,阻抗的單位也是歐姆。磁珠的datasheet上一般會附有頻率和阻抗的特性曲線圖。一般以100mhz為標準,比如2012b601,就是指在100mhz的時候磁珠的impedance為600歐姆。九、 部分電感的計算公式9.1 環(huán)形電感針對環(huán)形core,有以下公式可利用: (iron)l=n2*al l=電感量(h) al= 感應(yīng)系數(shù)h-dc
21、=0.4ni /l n=繞線匝數(shù)(圈)h-dc=直流磁化力 i= 通過電流(a) l= 磁路長度(cm)l及al值大小,可參照micrometa對照表。例如: 以t50-52材,繞線5圈半,其l值為t50-52(表示od為0.5英寸),經(jīng)查表其al值約為33nh l=33*(5.5)2=998.25nh1h當通過10a電流時,其l值變化可由l=3.74(查表)h-dc=0.4ni / l = 0.43.145.510 / 3.74 = 18.47 (查表后)即可了解l值下降程度(i%)9.2 電感計算介紹一個經(jīng)驗公式l=(k*0*s*n2*s)/l其中 0 為真空磁導(dǎo)率=4*10(-7)。(1
22、0的負七次方)s 為線圈內(nèi)部磁芯的相對磁導(dǎo)率,空心線圈時s=1n2 為線圈圈數(shù)的平方s 線圈的截面積,單位為平方米l 線圈的長度, 單位為米k 系數(shù),取決于線圈的半徑(r)與長度(l)的比值。計算出的電感量的單位為亨利。以上均為理論值,實際的電量以實測為準。十、 電感的測量電感測量的兩類儀器:rlc測量(電阻、電感、電容三種都可以測量)和電感測量儀。電感的測量:空載測量(理論值)和在實際電路中的測量(實際值)。由于電感使用的實際電路過多,難以類舉。所以我們就在空載情況下的測量加以解說。電感量的測量步驟:(rlc測量)1、熟悉儀器的操作規(guī)則(使用說明),及注意事項。2、開啟電源,預(yù)備1530分鐘
23、。3、選中l(wèi)檔,選中測量電感量4、把兩個夾子互夾并復(fù)位清零5、把兩個夾子分別夾住電感的兩端,讀數(shù)值并記錄電感量6、重復(fù)步驟4和步驟5,記錄測量值。要有58個數(shù)據(jù)。 7、比較幾個測量值:若相差不大(0.2uh)則取其平均值,記得電感的理論值;若相差過大()0.3 uh)則重復(fù)步驟2步驟6,直到取到電感的理論值。不同的儀器能測量的電感參數(shù)都有一些出入。因此,做任何測量前的熟悉你的測量儀器。你的儀器能做什么。然后按照它給你的操作說明去做即可。比如: 電感測量儀th2773a 電感測量儀 (國產(chǎn))測試頻率:100hz、 1khz;測試電平:0.3v測量參數(shù):ls,q;測量準確度:0.3%測量速度:8次
24、/秒主要功能:可設(shè)置極限:上超/下超/合格/d不合格:訊響。th2776 電感測量儀 (國產(chǎn))測試頻率:100hz、120hz 、1khz、10khz、40khz、100khz;測試電平:0.1v、0.3v、1v;測量參數(shù):ls-q、esr-q、epr-q;測量準確度:0.05%測量速度:1.5次/秒,5.1次/秒,20次/秒主要功能:四檔分選,信號源監(jiān)視,測量值平均,開機自檢等,接口:rs-232c 、handler、printer。具體儀器的操作詳見,各自產(chǎn)品的說明書。十一、電感在使用過程中要注意的事項11.1電感使用的場合潮濕與干燥、環(huán)境溫度的高低、高頻或低頻環(huán)境、要讓電感表現(xiàn)的是感性,
25、還是阻抗特性等,都要注意。11.2電感的頻率特性在低頻時,電感一般呈現(xiàn)電感特性,既只起蓄能,濾高頻的特性。但在高頻時,它的阻抗特性表現(xiàn)的很明顯。有耗能發(fā)熱,感性效應(yīng)降低等現(xiàn)象。不同的電感的高頻特性都不一樣。下面就鐵氧體材料的電感加以解說:鐵氧體材料是鐵鎂合金或鐵鎳合金,這種材料具有很高的導(dǎo)磁率,他可以是電感的線圈繞組之間在高頻高阻的情況下產(chǎn)生的電容最小。鐵氧體材料通常在高頻情況下應(yīng)用,因為在低頻時他們主要程電感特性,使得線上的損耗很小。在高頻情況下,他們主要呈電抗特性比并且隨頻率改變。實際應(yīng)用中,鐵氧體材料是作為射頻電路的高頻衰減器使用的。實際上,鐵氧體較好的等效于電阻以及電感的并聯(lián),低頻下電
26、阻被電感短路,高頻下電感阻抗變得相當高,以至于電流全部通過電阻。鐵氧體是一個消耗裝置,高頻能量在上面轉(zhuǎn)化為熱能,這是由他的電阻特性決定的。11.3 電感設(shè)計要承受的最大電流,及相應(yīng)的發(fā)熱情況。11.4 使用磁環(huán)時,對照上面的磁環(huán)部分,找出對應(yīng)的l值,對應(yīng)材料的使用范圍。11.5注意導(dǎo)線(漆包線、紗包或裸導(dǎo)線),常用的漆包線。要找出最適合的線經(jīng)。附錄 電感器磁芯材料性能比較表電感器磁芯材料性能比較表 Iron Powder(純)鐵粉芯 Hi-Flux高磁通磁粉芯 Super-MSS鐵硅鋁磁粉芯 MPP鐵鎳鉬磁粉芯 Ferrite鐵氧體磁芯 磁芯材料基本成分組成 100%鐵粉 50%鎳和50%鐵合
27、金粉 85%鐵9%硅和6%鋁合金粉 81%鎳17%鐵2%鉬合金粉 錳鋅氧化物與鐵氧化物的陶瓷狀結(jié)合體 氣隙形式 分布在磁芯內(nèi)部 分布在磁芯內(nèi)部 分布在磁芯內(nèi)部 分布在磁芯內(nèi)部 離散,單獨的氣隙開口 氣隙自身構(gòu)成 有機和無機粘合劑 無機粘合劑 無機粘合劑 無機粘合劑 空氣 直流偏磁場下,磁導(dǎo)率降低到50%時的直流偏磁場數(shù)值 5600A/m(安/米) 70Oe(奧斯特) 9500A/m(安/米) 120Oe(奧斯特) 7200A/m(安/米) 9Oe(奧斯特) 8000A/m(安/米) 10Oe(奧斯特) 5600A/m(安/米) 70Oe(奧斯特) 典型磁芯損-在100kHz,0.05Tesla
28、特斯拉(500高斯)測試條件 800 (mW/cm3) 260 (mW/cm3) 200 (mW/cm3) 120 (mW/cm3) 230 (mW/cm3) 典型磁導(dǎo)率變化百分比-在交流AC磁場從0-0.4特斯拉(0-4000高斯) +260% 7% -20% -6% - 磁導(dǎo)率范圍 3 到 100 14 到 160 26 到 125 14 到 350 由氣隙開口尺寸決定 典型磁芯損耗,在 50 kHz, 0.05 Tesla測試條件下 (mW/cm3) 330 (磁導(dǎo)率-75.) 170(磁導(dǎo)率-125) 80(磁導(dǎo)率-125) 55(磁導(dǎo)率-125) 由氣隙開口尺寸決定 居里溫度 ()
29、750 500 600 400 200 最大工作溫度 () 75-130 130 到 200 130到 200 磁芯形狀 環(huán)型或EX型等 環(huán)型形狀 環(huán)型,E型,罐型等 相對價格水平 低 高 中等 高 中等 電感和磁珠的什么聯(lián)系與區(qū)別:磁珠主要用于高頻隔離,抑制差模噪聲等。電感是儲能組件,而磁珠是能量轉(zhuǎn)換(消耗)器件電感多用于電源濾波回路,磁珠多用于信號回路,用于EMC對策磁珠主要用于抑制電磁輻射干擾,而電感用于這方面則側(cè)重于抑制傳導(dǎo)性干擾。兩者都可用于處理EMC、EMI問題。磁珠是用來吸收超高頻信號,象一些RF電路,PLL,振蕩電路,含超高頻存儲器電路(DDR SDRAM,RAMBUS等)都需
30、要在電源輸入部分加磁珠,而電感是一種蓄能組件,用在LC振蕩電路,中低頻的濾波電路等,其應(yīng)用頻率范圍很少超過錯50MHZ。地的連接一般用電感,電源的連接也用電感,而對信號線則采用磁珠。 但實際上磁珠應(yīng)該也能達到吸收高頻干擾的目的啊?而且電感在高頻諧振以后都不能再起電感的作用了,先必需明白EMI的兩個途徑,即:輻射和傳導(dǎo),不同的途徑采用不同的抑制方法。前者用磁珠,后者用電感。對于扳子的IO部分,是不是基于EMC的目的可以用電感將IO部分和扳子的地進行隔離,比如將USB的地和扳子的地用10uH的電感隔離可以防止插拔的噪聲干擾地平面?電感一般用于電路的匹配和信號質(zhì)量的控制上。在模擬地和數(shù)字地結(jié)合的地方
31、用磁珠。在模擬地和數(shù)字地結(jié)合的地方用磁珠。數(shù)字地和模擬地之間的磁珠用多大,磁珠的大?。ù_切的說應(yīng)該是磁珠的特性曲線),取決于你需要磁珠吸收的干擾波的頻率,為什么磁珠的單位和電阻是一樣的呢?都是歐姆!磁珠就是阻高頻嘛,對直流電阻低,對高頻電阻高,不就好理解了嗎, 比如1000R100Mhz就是說對100M頻率的信號有1000歐姆的電阻,因為磁珠的單位是按照它在某一頻率產(chǎn)生的阻抗來標稱的,阻抗的單位也是歐姆。磁珠的datasheet上一般會附有頻率和阻抗的特性曲線圖。一般以100MHz為標準,比如2012B601,就是指在100MHz的時候磁珠的Impedance為600歐姆。詳細論述:在電子設(shè)備
32、的PCB板電路中會大量使用感性組件和EMI濾波器組件。這些組件包括片式電感和片式磁珠,以下就這兩種器述并分析他們的普通應(yīng)用場合以及特殊應(yīng)用場合。表面貼裝組件的好處在于小的封裝尺寸和能夠滿足實際空間的要求。除力以及其它類似物理特性不同外,通孔接插件和表面貼裝器件的其它性能特點基本相同。1.、片式電感(電路諧振和扼流電抗):在需要使用片式電感的實現(xiàn)以下兩個基本功能:電路諧振和扼流電抗。諧振電路包括諧振發(fā)生電路,振蕩電路,時鐘電路,脈沖電路,波形發(fā)生電路還包括高Q帶通濾波器電路。 要使電路產(chǎn)生諧振,必須有電容和電感同時存在于電路中。在電感的兩端存在寄生電容,這是由于電極之間的鐵氧體本體相當于電容介質(zhì)
33、而產(chǎn)生的。在諧振電路中,電感必須具有高Q,窄的電感偏差,穩(wěn)定的溫度系數(shù),才能達到諧振電路窄帶,低的頻率溫度漂移的要求。 高Q電路具有尖銳的諧振峰值。窄的電感偏置保證諧振頻率偏差盡量小。穩(wěn)定的溫度系數(shù)保證諧振電路穩(wěn)定的溫度變化特性。1.1、電感構(gòu)造: 標準的徑向引出電感和軸向引出電感以及片式電感的差異僅僅在于封裝不一樣。電感結(jié)構(gòu)包括介質(zhì)材料(一般為氧化鋁陶瓷材料)上繞制線圈,或者空心線圈以及鐵磁性材料上繞制線圈。1.2、應(yīng)用:A.在功率應(yīng)用場合,作為扼流圈使用時,電感的主要關(guān)注參數(shù)是直流電阻(DCR),額定電流,和低Q值。B.當作為濾波器使用時,希望寬帶寬特性,因此,并不需要電感的高Q特性。低的
34、DCR可以保證最小的電壓降。DCR定義為組件在沒有交流信號下的直流電阻。 2.片式磁珠(消除存在于傳輸線結(jié)構(gòu)(PCB電路)中的RF噪聲): 片式磁珠的功能主要是消除存在于傳輸線結(jié)構(gòu)(PCB電路)中的RF噪聲,RF能量是疊加在直流傳輸電平上的交流正弦波成分,直流成分是需要的有用信號,而射頻RF能量卻是無用的電磁干擾沿著線路傳輸和輻射,這些不需要的信號能量,使用片式磁珠扮演高頻電阻的角色(衰減器),該器件允許直流信號通過,而濾除交流信號。通常高頻信號為30Mhz以上,然而,低頻信號也會受到片式磁珠的影響。2.1磁珠構(gòu)造: 片式磁珠由軟磁鐵氧體材料組成,構(gòu)成高體積電阻率的獨石結(jié)構(gòu)。渦流損耗同鐵氧體材
35、料的電阻率成反比。渦流損耗隨信號頻率的平方成正比。使用片式磁珠的好處: 小型化和輕量化 在射頻噪聲頻率范圍內(nèi)具有高阻抗,消除傳輸線中的電磁干擾。 閉合磁路結(jié)構(gòu),更好的消除信號的串繞。 極好的磁屏蔽結(jié)構(gòu)。 降低直流電阻,以免對有用信號產(chǎn)生過大的衰減。顯著的高頻特性和阻抗特性(更好的消除RF能量)。在高頻放大電路中消除寄生振蕩。 有效的工作在幾個MHz到幾百MHz的頻率范圍內(nèi)。2.2、要正確的選擇磁珠,必須注意以下幾點:1)不需要的信號的頻率范圍為多少,噪聲源是誰,需要多大的噪聲衰減,環(huán)境條件是什么(溫度,直流電壓,結(jié)構(gòu)強度); 2)電路和負載阻抗是多少;3)是否有空間在PCB板上放置磁珠;前三條
36、通過觀察廠家提供的阻抗頻率曲線就可以判斷。在阻抗曲線中三條曲線都非常重要。總阻抗:總阻抗通過Z=R+2fL來描述。典型的阻抗曲線如下圖所示:通過這一曲線,選擇在希望衰減噪聲的頻率范圍內(nèi)具有最大阻抗而在低頻和直流下信號衰減盡量小的磁珠型號。 片式磁珠在過大的直流電壓下,阻抗特性會受到影響,另外,如果工作溫升過高,或者外部磁場過大,磁珠的阻抗都會受到不利的影響。使用片式磁珠還是片式電感主要還在于應(yīng)用。在諧振電路中需要使用片式電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時,使用片式磁珠是最佳的選擇。 3、片式磁珠和片式電感的應(yīng)用場合:3.1、片式電感:射頻(RF)和無線通訊,信息技術(shù)設(shè)備,雷達檢波器,汽車電子
37、,蜂窩電話,尋呼機,音頻設(shè)備,PDA(個人數(shù)字助理),無線遙控系統(tǒng)以及低壓供電模塊等。 3.2、片式磁珠:時鐘發(fā)生電路,模擬電路和數(shù)字電路之間的濾波,I/O輸入/輸出內(nèi)部連接器(比如串口,并口,鍵盤,鼠標,長途電信,本地局域網(wǎng)),射頻(RF)電路和易受干擾的邏輯設(shè)備之間,供電電路中濾除高頻傳導(dǎo)干擾,計算機,打印機,錄像機(VCRS),電視系統(tǒng)和手提電話中的EMI噪聲抑止。4、如何選擇磁珠進行濾波處理 在產(chǎn)品數(shù)字電路EMC設(shè)計過程中,我們常常會使用到磁珠,那么磁珠濾波的原理以及如何使用呢?鐵氧體材料是鐵鎂合金或鐵鎳合金,這種材料具有很高的導(dǎo)磁率,他可以是電感的線圈繞組之間在高頻高阻的情況下產(chǎn)生的電容最小。鐵氧體材料通常在高頻情況下應(yīng)用,因為在低頻時他們主要程電感特性,使得線上的損耗很小。在高頻情況下,他們主要呈電抗特性比并且隨頻率改變。實際應(yīng)用中,鐵氧體材料是作為射頻電路的高頻衰減器使用的。實際上,鐵氧體較好的等效于電阻以及電感的并聯(lián),低頻下電阻被電感短路,高頻下電感阻抗變得相當高,以至于電流全部通過電阻。鐵氧體是一個消耗裝置,高頻能量在上面轉(zhuǎn)化為熱能,這是由他的電阻特性決定的。 鐵氧體磁珠與普通的電感相比具有更好的高頻濾波特性。鐵氧體在高頻時呈現(xiàn)電阻
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