硬件基础之电感篇 |
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一、技术理论
1.电感定义
将漆包线、纱包线或塑皮线等在绝缘骨架或磁心、铁心上绕制而成的器件。 当线圈通过电流后,在线圈中形成磁场感应,感应磁场又会产生感应电流来阻碍线圈中电流的变化,这种电流与线圈的相互作用关系称为电的感抗,也就是电感,相应的器件就是电感器。 电感的符号为 L ,单位为亨利 (H)。电感越大,感抗能力越强。 注意:电感总是试图阻碍自身的电流变化,是一种自然现象。电感器是根据自然现象制成的元器件。 亨利单位很大,现实一般使用mH,uH 1H= 电感线圈通过电流时,线圈的周围产生磁场,当线圈中电流发生变化时,其周围的磁场也产生相应的变化,此变化的磁场阻碍电流的变化,成为自感。 两个电感线圈相互靠近时,一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈,这种影响就是互感。互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合的程度,利用此原理制成的元件叫做互感器。 4.感应电压电感线圈产生自感时,感应电流通过负载维持电流变化,将产生感应电压。感应电压的大小取决于感应电流与负载,感应电流与负载越大,感应电压越大,反之越小。 注意:电感突然断开时,需要提供合理的续流路径,否则负载很大,将会产生很高的感应电压,损坏电路。比如BUCK降压与电磁继电器电路中的续流二极管,就是给电感提供续流路径的,减小感应电压。 补充:BUCK降压电路 百度百科-验证 5.电感作用电感的本质是阻碍自身的电流变化,在电路中起到通直流阻交流的作用。 通直流:流过电感的电流无变化时,电感相当于导线。不过,与导线的区别是,电感周围会产生磁场; 阻交流:注意,是阻碍,不是阻止。电感阻碍电流变化,让电流变化变缓。(是逐渐变缓,不是骤变) 6.电路应用(常用)①滤波 电感阻碍电流变化,与电容C组成 LC 滤波器 ②升压 利用感应电压,达到升压效果,例如BOOST升压电路 还有谐振等。 二、电感的选型 1.选型依据感值:电感值; 电感类型:功率电感,普通电感,共模电感,差模电感等; 电感参数:DCR(Directive Current Resistance,直流电阻),饱和电流,温升电流;
封装:插件封装,贴片封装(常用); 尺寸:影响结构; 成本:影响单价及利润。 2.选型方法①优先选择电感类型:信号滤波,一般选用0603,0402等 常用的贴片封装:功率电路,一般选择功率电感,功率电感屏蔽型的EMC效果更好,但价格稍贵; ②选择感值。滤波使用的,根据信号频率计算,如
(例如做电源时,电感越大,纹波效应越好,但动态响应就会变差) 补充1:纹波是什么? 纹波是由于直流稳定电源的电压波动而造成的一种现象,因为直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的,这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成分,这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。 百度安全验证 补充2:(负载)动态响应 负载的动态响应是指负载电流突变时,输出电压是否能尽快稳定下来,动态响应考察的是输出电压VOUT和负载电流IL的关系。动态响应一般是指控制系统在典型输入信号的作用下,其输出量从初始状态到最终状态的响应。 对某一环节(系统)加入单位阶跃输入x(t)时,其响应y(t)开始逐渐上升,直到稳定在某一定值上为止。 响应y(t)在达到一定值之前的变化状态称为过渡状态(动态)。此时的响应称为动态响应。 百度安全验证 ③根据DCR、饱和电流、温升电流选择合适的尺寸,一般来说,尺寸越大,参数越好,但价格也更贵,同时,结构也会受到限制; ④DCR越小越好,根据功率的 ⑤饱和电流必须大于电感流过的最大电流,如果电感饱和了,感值将急剧减小,失去储能的作用,相当于一根导线,损坏电路; ⑥温升电流越大越好,发热越小。 三、功率电感特点:感值高,功率大,饱和电流大,封装尺寸相对较大 应用:低频LC滤波(例如Buck Boost),升压 补充:带屏蔽的功率电感比非屏蔽的 EMI 效果好些,但价格稍贵。 选型的重要参数如感抗等。 https://www.eefocus.com/e/528223.html 什么是功率电感?功率电感的特性、作用与分类 四、贴片电感特点:感值小,功率小,饱和电流小,封装尺寸小 应用:高频信号滤波,还有一些小信号滤波,比如我们要做一个运放: 选型时,需要看饱和电流,例如需要看感值Inductance(nH),品质因素Q(Min) (风华高科的规格手册) 五、共模电感、差模电感一般用在共模电路和差模电路,一些滤波的电路。 1.共模电路构成:两组直径与圈数相同的线圈,方向相反的绕制在同一个铁芯上,引出4个引脚。 作用:滤除共模干扰信号,降低EMI 共模信号:大小相等,方向相同的信号 2.差模电感构成:一组线圈绕制在铁芯上,引出2个引脚; 作用:滤除差模干扰信号,降低EMI,一般成对出现; 差模信号:大小相等、方向相反的信号。 电子元器件的特性最好结合仿真电路来分析,一来加深元器件的印象特性,二来加强仿真软件的学习。 |
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