什么是電感，電感在電路中的作用是什么？

不要看小電感，它包含的原理是“巨大的”。電感涉及電學(xué)和磁學(xué)這兩大學(xué)科。到目前為止，很少有人真正完全了解電和磁。如果你真的想討論電感的作用，我認(rèn)為通過7到8本書來講電感是不容易的。在此，筆者向大家介紹電感重要的幾個常用功能。電感，俗稱電感，本質(zhì)上是一個線圈，既有空心線圈又有實心線圈。實心線圈的鐵芯由鐵芯或其他材料制成。電感的單位是“H”或簡稱“恒”。此外，較小的單位是mH和uH，它們的轉(zhuǎn)換方法是1H=1000 mH=1000000 uH。對于直流電流，電感相當(dāng)于短路。對于交流電，電感是一個障礙。交流電的頻率越高，電感的障礙就越大。變壓器熟悉變壓器等電感應(yīng)用。下圖顯示了變壓器的電路符號。如果左側(cè)的圈數(shù)是100，右側(cè)的圈數(shù)是50。如果左側(cè)連接到220伏交流電，右側(cè)感應(yīng)電壓為110伏，即“匝數(shù)比=電壓比”，而電流完全相反。如果左側(cè)流入1A電流，右側(cè)的電流將流出2A，即“匝數(shù)比=電流的反比”，因為電感只會改變電壓和電流，而不會改變功率。如果電壓和電流都成比例，這顯然是不合理的。RL低通濾波器所謂的低通濾波器是:低頻信號可以通過，但高頻信號不能。電路原理圖如下。如果輸入信號是直流電，那么電感就相當(dāng)于導(dǎo)體?，F(xiàn)在是短路。信號將通過電感，不通過電阻直接輸出。如果我們逐漸增加電流的頻率，通過電感的信號將緩慢下降，直到達(dá)到一定的頻率，這是由于電感對交流電流的阻礙。當(dāng)高于該頻率的電流不再通過時，此時會形成低通濾波器。這個頻率稱為截止頻率。公式為f=R/(2πL)RL。高通濾波器類似于低通濾波器，只是電阻和電感的位置不同。如果是DC，它會通過感應(yīng)器回流。如果此時頻率發(fā)生變化，當(dāng)頻率逐漸增加時，由于電感對交流的阻斷作用，當(dāng)頻率達(dá)到截止頻率時，高頻信號將不會通過電感。

電感線圈的品質(zhì)因素Q

調(diào)諧環(huán)線圈的Q值要求高，由高Q值線圈和電容組成的諧振電路具有較好的諧振特性；由低Q線圈和電容組成的諧振電路的諧振特性不明顯。對于耦合線圈，要求可以更低，而對于高頻扼流圈和低頻扼流圈，則沒有要求。Q值的大小影響環(huán)路的選擇性、效率、濾波特性和頻率穩(wěn)定性。一般希望Q值較大，但增加線圈的Q值并不容易，所以應(yīng)根據(jù)實際應(yīng)用情況對線圈的Q值提出適當(dāng)?shù)囊蟆＞€圈的品質(zhì)因數(shù)為Q=ωL/R，其中ω——為工作角頻率；L——線圈電感；R——線圈的總損耗電阻線圈的總損耗電阻由DC電阻、高頻電阻(由趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)引起)介電損耗等組成。為了提高線圈的品質(zhì)因數(shù)q，可以使用鍍銀銅線來降低高頻電阻。用多股絕緣線代替同面的單股線，以減少集膚效應(yīng)；采用低介電損耗的高頻陶瓷作為降低介電損耗的框架。雖然磁芯的使用增加了磁芯的損耗，但是它可以大大減少線圈的匝數(shù)，從而減小導(dǎo)線的直流電阻，這有利于提高線圈的Q值。品質(zhì)因數(shù)Q是表示線圈質(zhì)量的物理量，Q是感抗XL與其等效電阻的比值，即q=XL/r。線圈的Q值越高，環(huán)路損耗越小。線圈的Q值與導(dǎo)體的DC電阻、骨架的介電損耗、屏蔽或鐵芯引起的損耗、高頻集膚效應(yīng)的影響等因素有關(guān)。線圈的Q值通常是幾十到幾百。使用磁芯線圈，多個厚線圈可以提高線圈的Q值。4.分布電容線圈匝之間、線圈和屏蔽之間以及線圈和底板之間的電容稱為分布電容。分布電容的存在降低了線圈的Q值，降低了線圈的穩(wěn)定性，所以線圈的分布電容越小越好。采用分段繞組法可以減小分布電容。5.固有電容線圈繞組匝間存在分布電容，多層繞組層間也存在分布電容。這些分布電容可以等同于與線圈并聯(lián)的電容C。6.容許誤差電感的實際值與標(biāo)稱值之差除以得到的百分比。

貼片電感的5個主要參數(shù)

片式電感器，英文:片式電感器，也稱為功率電感器、大電流電感器和表面貼裝大功率電感器。它具有小型化、高質(zhì)量、高儲能、低電阻的特點。電源貼片電感分為磁屏蔽和非磁屏蔽兩種類型，主要由磁芯和銅線組成。它主要在電路中起濾波和振蕩的作用。貼片電感的主要參數(shù)包括電感、允許偏差、分布電容、額定電流和品質(zhì)因數(shù)。1.電感的空載測量(理論值)和實際電路中的測量(實際值)。由于電感器使用的實際電路太多，很難對它們進行分類。將只解釋空載條件下的測量。電感的大小主要由匝數(shù)(匝數(shù))、繞組方法、磁芯的有無以及磁芯的材料決定。一般來說，線圈匝數(shù)越多，纏繞的線圈越密，電感越大。有磁芯的線圈比沒有磁芯的線圈有更大的電感。磁芯的磁導(dǎo)率越大，電感越大。因此，電感由許多因素決定。電感的基本單位是亨利(簡稱亨利)，用字母“h”表示。其他常用的單位是毫亨和微亨，它們之間的關(guān)系是:1H=1000毫赫；1mH=1000μH2。容許偏差電感單位后面有一個英文字母，表示其容許偏差。下表顯示了每個字母代表的允許偏差。例如，560uHK表示標(biāo)稱電感為560uhh，允許偏差為大地的10%，字符符號是正常的字符符號方法。感應(yīng)器的標(biāo)稱值和允許偏差值按照一定的規(guī)則用數(shù)字和文字符號組合并標(biāo)注在感應(yīng)器本體上。這種標(biāo)記方法通常用于一些低功率電感，其單位通常為nH或pH，N或R代表小數(shù)點。

電源電感的工作模式

電壓和電流的極性如圖2所示。該電源的工作原理如下:1 .當(dāng)開關(guān)管SW接通時，二極管d反向偏置并關(guān)斷，二極管電流ID=0，輸入電壓通過電感向負(fù)載RL供電，電感和電容存儲能量，電感電流IL逐漸增大，如圖1中的藍(lán)色回路所示；2.當(dāng)開關(guān)管SW關(guān)斷時，開關(guān)管電流IT=0，電感器由于其自感電動勢而通過二極管d續(xù)流繼續(xù)向負(fù)載RL供電，并且電感器電流IL逐漸減小，如圖1中的紅色回路所示。在操作期間，開關(guān)管以非常高的頻率(通常在幾十千赫到幾兆赫的數(shù)量級)反復(fù)接通和斷開。

根據(jù)能量守恒，在穩(wěn)態(tài)條件下，即伏-秒平衡原理，在開關(guān)周期中電感器兩端的電壓平均值為0。根據(jù)電感電流在開關(guān)周期內(nèi)是否連續(xù)，有三種工作模式，即電流連續(xù)模式、BCM臨界電流模式和電流斷續(xù)模式。

1.連續(xù)電流模式

根據(jù)伏秒平衡原理，在穩(wěn)態(tài)條件下，在導(dǎo)通周期D*T內(nèi)，共模電感電壓為(Vin-Vout)。在關(guān)斷期間(1-D)*T，電感電壓為Vout，兩者的乘積相等，即:

(Vin-Vout)DT=Vout(1-D)T，

其中d是占空比，t是開關(guān)周期，Vin是輸入電壓，Vout是輸出電壓，您可以獲得:

Vout/Vin=D .

可以看出，CCM模式下的傳遞函數(shù)等于占空比，與負(fù)載電流無關(guān)。

可以看出，電感電流不會是0。在開關(guān)管開關(guān)的接通期間，開關(guān)管電流IT從某個不為0的值開始上升，直到開關(guān)管開關(guān)斷開時達(dá)到大值。根據(jù)公式U=L*dI/dt，電流變化率dI/dt=U/L，因此開關(guān)導(dǎo)通期間的電流變化率為(Vin-Vout)/L，在此期間二極管電流ID為0；在開關(guān)管開關(guān)斷開期間，二極管電流ID開始下降，直到開關(guān)再次接通，達(dá)到小電流值。類似地，可用電流變化率為Vout/L，在此期間開關(guān)管電流為0。開關(guān)管電流it和二極管電流ID的組合是整個開關(guān)接通和斷開期間的電感電流IL。