電感器?一個脾氣暴躁的重要器件,我們如何駕馭好它?

各位朋友大家好,上次我們簡單回顧了下什麼是電容,電容的基本作用,以及電容都有哪些種類,並對不同種類的電容特點、適用領域做了簡單描述。今天我們再來扒一扒元器件大家族裡的另一員猛將--電感器,曝下它的料,說它“脾氣暴躁”,是因為該器件總是和你“作對”,你若在它身上增大其工作電流或電壓,在增大的那一瞬間它總是阻止你增大進而動態調整自己為高阻抗;你若在它身上試圖減少其工作電流或電壓,在減少的那一瞬間它總是阻止你減少進而動態調整自己為低阻抗,而且在很多情況下,你會發現那些莫名其妙的振盪干擾信號就是由電感這傢伙搗亂產生的(這傢伙不好對付啊)。怎麼樣?你說它脾氣“壞”不?,總是和你唱反調,而且稍不留意它就會給你添麻煩而且是很不好處理的麻煩,不過恰好這個特點也是電感器的精髓所在。今天還是立足於對元器件的熟悉,有些人就想怎麼又是元器件的介紹?沒辦法,電子技術裡的元器件猶如蓋房用的磚瓦水泥,是根基,要想蓋好樓房確保質量,必須熟知磚瓦水泥等材料的性能特點、應用方式,在電子技術領域裡也是一樣,無論你是設計者、測試員亦或是使用者、學習者,要想有所為、有作為,要想確保你的電子設計作品成功並能經得起各種考驗,要想確保經你手的測試細緻而又全面無可挑剔,要想讓你學習、使用起來更得心應手、事半功倍,深入理解這些重要元器件的基本性能和應用方式是非常重要且必要的。

電感器?一個脾氣暴躁的重要器件,我們如何駕馭好它?

電感器的基本作用是“通直阻交”,請注意,在描述電容的基本作用時,用了“隔直通交”這四個字,這裡要強調的是,電感是通直阻交,不是隔交,“阻”與“隔”別看僅僅是一字之差,看似也很好理解,但真正看透、用透、理解透電感器“阻交”這個特性的人絕對是技術根基異常紮實並且應用經驗非常豐富的大師級人物,雖說電感器不及電阻、電容用的那麼普遍那麼多,但可以很肯定的說,電感器的作用及地位絲毫不亞於電阻、電容器件,很多高精尖的電子產品,尤其是軍用尖端武器裡,電感器的地位獨攬一霸、無可替代,會用善用電感器的人更能體現出其背後的技術實力和設計經驗。坦白講作者本人至今也沒信心說對電感器的理解有多深多廣,只能抱著一顆學習的心在電子技術海洋裡和大家一起探索求知。

電感器的定義?

大家都知道,電感器屬於儲能元件,可以將電能轉化為磁能儲存,和變壓器相似但又不一樣,電感器只有一個繞組。電感器的結構一般由骨架、線圈繞組、屏蔽罩、封裝材料、鐵芯和磁芯構成,當然有些簡單的電感器只有線圈繞組,並無其它部分,這是最簡單的電感器了。

電感器的主要特性參數:

電感量L

電感器電感器,和電容容值、電阻阻值一樣,電感量L表示電感器的電感值,單位是亨(H) ,電感量參數和電感其它參數是相互影響、相互作用在一起的,不可單獨對其理解。

電感量L允許誤差:

這個好理解,電感量實際值與廠家標稱值之差除以標稱值所得的百分數

額定電流:

指電感線圈實際允許通過的最大電流大小,超過該電流電感會發熱損壞且性能下降。

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(Ω)。它與電感量L和交流電頻率f的關係為XL=2πfL,通過這個公式得知,工作中或面試時當有人問你某個電感的感抗或電容的容抗是多少的時候,你可以很自信的反問對方,輸入信號是交流還是直流?如果是交流信號,信號的頻率是多少?確定好這些後便可根據公式算出具體感抗或容抗值。

品質因素Q

品質因素Q這個估計大家不太好理解,比較抽象,書上說Q是表示線圈質量的一個物理量,這還不太嚴謹,準確的講,Q是表示線圈自身質量和線圈繞制工藝好壞的一個綜合物理量,換而言之,並不是說你線圈質量好就表示這個電感的品質因素高,如果繞的不好製作工藝不行,與骨架、鐵芯磁芯搭配的不好,品質因素Q也不會高甚至會很低,這就猶如鮮花插在牛糞上、一道美味的食材請了一個不靠譜的廚師,好鋼沒用在刀刃上,暴殄天物啊。什麼是電感的品質因素Q呢?品質因素Q=感抗XL與其自身線圈直流電阻R的比值,即:Q=XL/R,這句話有點繞,沒事咱們換個思維理解,這樣說吧,在指定的某一交流信號頻率下,如果你能用自身直流阻值更小的線圈,繞組製作後在該頻率下的感抗XL越大,那你就NB厲害啦,說明你生產出的這個電感品質因素Q越高,如果我是設計者的話,價格合適我肯定買你家的哦。線圈的Q值愈高,意味著迴路的損耗愈小。線圈的Q值與導線的直流電阻,骨架的介質損耗,屏蔽罩或鐵芯引起的損耗,高頻趨膚效應的影響等因素有關。線圈的Q值通常為幾十到幾百。採用磁芯線圈,多股粗線圈均可提高線圈的Q值,養成好習慣,Q值大小不要過於相信商家器件手冊裡的給定值,一定要實測哦。

分佈電容

這個參數很容易被忽略,也能理解,因為這個參數一般在“高大上”的設計裡才會被重視。和二極管的PN結電容一樣,電感器線圈的匝與匝間、線圈與屏蔽罩間、線圈與底板間存在的電容都被稱為分佈電容。分佈電容的存在使線圈的Q值減小,穩定性變差,因而線圈的分佈電容越小越好。採用分段繞法可減少分佈電容。

電感器在電路里的主要應用

信號濾波

RC可以濾波,電感也一樣,配合電容也可以組成LC濾波,且濾波效果還非常好,最典型的就是π形LC濾波電路,被廣泛用於電源電路濾波、全頻段信號濾波電路里,除此之外,還可用於濾除共模干擾信號、差模干擾信號。

電感器?一個脾氣暴躁的重要器件,我們如何駕馭好它?

π形LC濾波電路

電感器?一個脾氣暴躁的重要器件,我們如何駕馭好它?

共模電感濾波應用

電感器?一個脾氣暴躁的重要器件,我們如何駕馭好它?

差模電感濾波應用

LC諧振電路

LC諧振電路分為LC串聯諧振和LC並聯諧振,這部分應用是最能體現出電感的價值和地位,LC串聯諧振電路在諧振時阻抗最小,利用這 一特性可以用於陷波電路、吸收電路里,而LC並聯諧振電路在諧振時阻抗最大,利用這一特性可以用於補償電路、阻波電路里。結合LC串並聯諧振的特性,最突出的另一個應用就是振盪器了,當然這也是難點,以後會單獨抽時間來討論這個。

電感器?一個脾氣暴躁的重要器件,我們如何駕馭好它?

LC串聯諧振

電感器?一個脾氣暴躁的重要器件,我們如何駕馭好它?

LC並聯諧振

短路保護

很多220V/AC裡的前端電路又電容濾波器件參與,一旦電容值足夠大時,在瞬間加電220V/AC時,因對電容充電瞬間電流很大,容易短路引起跳閘或設備自身損壞,故可在電容前端再串接一合適電感,利用電感阻礙電流變化的特性可實現短路保護。

今天就先說到這,當然電感還有很多其它應用,在此就不一一列舉啦,實際應用中,通過思維發散,融會貫通,結合電感的性能參數和你的設計需求,合理選擇器件搭配,你會越加發現電感器的魅力所在。怎麼樣,小夥伴們,有沒有感覺電感對你而言又貼近了一步?


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