從零開始學(xué)電子：電感

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。

電感，俗稱電感，本質(zhì)上是一個(gè)線圈，既有空心線圈又有實(shí)心線圈。實(shí)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(jiǎn)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。

阻塞交通

對(duì)于直流電流，電感相當(dāng)于短路；對(duì)于交流電，電感是一個(gè)障礙。交流電的頻率越高，電感的障礙就越大。

變壓器

對(duì)我們來說，醉比變壓器更熟悉電感的應(yīng)用。下圖顯示了變壓器的電路符號(hào)。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?yàn)殡姼兄粫?huì)改變電壓和電流，而不會(huì)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(hào)可以通過，但高頻信號(hào)不能通過。電路圖如下。如果輸入信號(hào)是直流電，那么電感就相當(dāng)于導(dǎo)體。現(xiàn)在是短路。信號(hào)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(hào)將緩慢下降，直到達(dá)到某一頻率。當(dāng)高于該頻率的電流不再通過時(shí)，就形成了低通濾波器。該頻率稱為截止頻率，公式為f=R/(2πL)

RL高通濾波器

高通濾波器的原因與低通濾波器相似，只是電阻和電感的位置不同。如果是直流電，它會(huì)流回感應(yīng)器。如果此時(shí)頻率發(fā)生變化，當(dāng)頻率逐漸上升時(shí)，由于電感對(duì)交流電流的阻斷作用，當(dāng)頻率達(dá)到截止頻率時(shí)，高頻信號(hào)不會(huì)通過電感，而是直接輸出我們需要的高頻信號(hào)。截止頻率也計(jì)算為f=R/(2πL)

真空中瞬間斷開電感，會(huì)怎樣？

電感器與真空中的電流瞬時(shí)斷開將產(chǎn)生非常大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其電壓值如此之高，以至于它將以強(qiáng)電磁脈沖的形式擴(kuò)散到空間中。這是電磁脈沖的基本原理，也就是用大電流引爆線圈。

這類問題屬于電氣工程中極端條件的研究方向，如電感突然斷開、兩個(gè)不同電壓的電容瞬時(shí)重合等。分析這些問題的工具是麥克斯韋方程的四個(gè)方程。然而，由于時(shí)間極短，由時(shí)間導(dǎo)出的方程基本上是脈沖函數(shù)，因此物理描述并不容易。

在一般電路中，電感中儲(chǔ)存的電磁能量是鋰的2/2。由于能量不能突然改變，電感電流也不能突然改變，如果要斷開電路，通常會(huì)在斷開的觸點(diǎn)處形成電弧。畢竟，斷開是一個(gè)連續(xù)的物理過程，導(dǎo)體間隙從0到一個(gè)有限值。所有的電現(xiàn)象都是光速，比物理運(yùn)動(dòng)的速度要快得多，所以當(dāng)觸點(diǎn)脫離時(shí)會(huì)產(chǎn)生電弧。有空氣的空氣被分解，即氣體排放。沒有空氣的真空也會(huì)產(chǎn)生場(chǎng)電子發(fā)射，此時(shí)場(chǎng)電子發(fā)射就變成了真空管。電子將被強(qiáng)電場(chǎng)推動(dòng)，并繼續(xù)向原來的方向移動(dòng)。這就是電網(wǎng)中的斷路器需要做的:熄滅電弧。

然后，對(duì)于受試者的極端電路，電路被。在幾十毫秒內(nèi)，導(dǎo)電路徑被完全切斷。這時(shí)，水流很無奈。電路完全沒了。如果你讓我流動(dòng)，我怎么能流動(dòng)？因此，電路模型不再適用，需要用波場(chǎng)模型來描述。電路分析總是麥克斯韋方程的特例。一旦電路模型失敗，必須使用原來的四個(gè)方程進(jìn)行分析。

由于電流的瞬時(shí)消失，電流相對(duì)于時(shí)間的偏導(dǎo)數(shù)將變成脈沖函數(shù)δ(x，y，z，t)，此時(shí)反電動(dòng)勢(shì)將特別高。接下來，使用一系列脈沖函數(shù)來模擬電壓函數(shù)。你會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)方程被解為一個(gè)脈沖行波函數(shù)，也就是說，電磁能量將以強(qiáng)磁脈沖的形式輻射到空間。這種電磁脈沖非常強(qiáng)大，無論它走到哪里，每個(gè)導(dǎo)體都會(huì)感應(yīng)出強(qiáng)大的反電動(dòng)勢(shì)來抵抗它。如果這個(gè)脈沖功率足夠大，所有的芯片都可以從內(nèi)部分解，所有的電子設(shè)備都會(huì)癱瘓。

一體成型電感可取代磁環(huán)電感應(yīng)用于充電樁中

在充電堆中，電子變壓器和電感器被廣泛使用?？梢岳斫?，磁性部件的具體數(shù)量取決于充電堆的功率，但是在充電堆中需要使用至少20個(gè)磁性部件，其中電感器使用得更多。這些產(chǎn)品大多是大功率設(shè)備，功率從幾百千瓦到幾千瓦不等。

目前，傳統(tǒng)的環(huán)形鐵芯電感主要用于充電樁。近，許多企業(yè)開始嘗試開發(fā)可以替代它們的產(chǎn)品。東莞嘉成電子有限公司引進(jìn)了一種新型集成電感。

與傳統(tǒng)感應(yīng)器相比，一方面整體成型的感應(yīng)器具有較高的電感和較小的漏電感，整體成型的感應(yīng)器全封閉結(jié)構(gòu)具有良好的磁屏蔽效果，可以有效降低電磁干擾，磁芯纏繞緊密，可以避免噪音；另一方面，由于集成電感由機(jī)器制造，產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率優(yōu)于傳統(tǒng)電感，制造成本相對(duì)穩(wěn)定。