常见的电感器及作用(一个脾气暴躁的重要器件)
各位朋友大家好,上次我们简单回顾了下什么是电容,电容的基本作用,以及电容都有哪些种类,并对不同种类的电容特点、适用领域做了简单描述。今天我们再来扒一扒元器件大家族里的另一员猛将--电感器,曝下它的料,说它“脾气暴躁”,是因为该器件总是和你“作对”,你若在它身上增大其工作电流或电压,在增大的那一瞬间它总是阻止你增大进而动态调整自己为高阻抗;你若在它身上试图减少其工作电流或电压,在减少的那一瞬间它总是阻止你减少进而动态调整自己为低阻抗,而且在很多情况下,你会发现那些莫名其妙的振荡干扰信号就是由电感这家伙捣乱产生的(这家伙不好对付啊)。怎么样?你说它脾气“坏”不?,总是和你唱反调,而且稍不留意它就会给你添麻烦而且是很不好处理的麻烦,不过恰好这个特点也是电感器的精髓所在。今天还是立足于对元器件的熟悉,有些人就想怎么又是元器件的介绍?没办法,电子技术里的元器件犹如盖房用的砖瓦水泥,是根基,要想盖好楼房确保质量,必须熟知砖瓦水泥等材料的性能特点、应用方式,在电子技术领域里也是一样,无论你是设计者、测试员亦或是使用者、学习者,要想有所为、有作为,要想确保你的电子设计作品成功并能经得起各种考验,要想确保经你手的测试细致而又全面无可挑剔,要想让你学习、使用起来更得心应手、事半功倍,深入理解这些重要元器件的基本性能和应用方式是非常重要且必要的。
电感器的基本作用是“通直阻交”,请注意,在描述电容的基本作用时,用了“隔直通交”这四个字,这里要强调的是,电感是通直阻交,不是隔交,“阻”与“隔”别看仅仅是一字之差,看似也很好理解,但真正看透、用透、理解透电感器“阻交”这个特性的人绝对是技术根基异常扎实并且应用经验非常丰富的大师级人物,虽说电感器不及电阻、电容用的那么普遍那么多,但可以很肯定的说,电感器的作用及地位丝毫不亚于电阻、电容器件,很多高精尖的电子产品,尤其是军用尖端武器里,电感器的地位独揽一霸、无可替代,会用善用电感器的人更能体现出其背后的技术实力和设计经验。坦白讲作者本人至今也没信心说对电感器的理解有多深多广,只能抱着一颗学习的心在电子技术海洋里和大家一起探索求知。
电感器的定义?
大家都知道,电感器属于储能元件,可以将电能转化为磁能储存,和变压器相似但又不一样,电感器只有一个绕组。电感器的结构一般由骨架、线圈绕组、屏蔽罩、封装材料、铁芯和磁芯构成,当然有些简单的电感器只有线圈绕组,并无其它部分,这是最简单的电感器了。
电感器的主要特性参数:
电感量L
电感器电感器,和电容容值、电阻阻值一样,电感量L表示电感器的电感值,单位是亨(H) ,电感量参数和电感其它参数是相互影响、相互作用在一起的,不可单独对其理解。
电感量L允许误差:
这个好理解,电感量实际值与厂家标称值之差除以标称值所得的百分数
额定电流:
指电感线圈实际允许通过的最大电流大小,超过该电流电感会发热损坏且性能下降。
感抗XL
电感线圈对交流电流阻碍作用的大小称感抗XL,单位是欧姆(Ω)。它与电感量L和交流电频率f的关系为XL=2πfL,通过这个公式得知,工作中或面试时当有人问你某个电感的感抗或电容的容抗是多少的时候,你可以很自信的反问对方,输入信号是交流还是直流?如果是交流信号,信号的频率是多少?确定好这些后便可根据公式算出具体感抗或容抗值。
品质因素Q
品质因素Q这个估计大家不太好理解,比较抽象,书上说Q是表示线圈质量的一个物理量,这还不太严谨,准确的讲,Q是表示线圈自身质量和线圈绕制工艺好坏的一个综合物理量,换而言之,并不是说你线圈质量好就表示这个电感的品质因素高,如果绕的不好制作工艺不行,与骨架、铁芯磁芯搭配的不好,品质因素Q也不会高甚至会很低,这就犹如鲜花插在牛粪上、一道美味的食材请了一个不靠谱的厨师,好钢没用在刀刃上,暴殄天物啊。什么是电感的品质因素Q呢?品质因素Q=感抗XL与其自身线圈直流电阻R的比值,即:Q=XL/R,这句话有点绕,没事咱们换个思维理解,这样说吧,在指定的某一交流信号频率下,如果你能用自身直流阻值更小的线圈,绕组制作后在该频率下的感抗XL越大,那你就NB厉害啦,说明你生产出的这个电感品质因素Q越高,如果我是设计者的话,价格合适我肯定买你家的哦。线圈的Q值愈高,意味着回路的损耗愈小。线圈的Q值与导线的直流电阻,骨架的介质损耗,屏蔽罩或铁芯引起的损耗,高频趋肤效应的影响等因素有关。线圈的Q值通常为几十到几百。采用磁芯线圈,多股粗线圈均可提高线圈的Q值,养成好习惯,Q值大小不要过于相信商家器件手册里的给定值,一定要实测哦。
分布电容
这个参数很容易被忽略,也能理解,因为这个参数一般在“高大上”的设计里才会被重视。和二极管的PN结电容一样,电感器线圈的匝与匝间、线圈与屏蔽罩间、线圈与底板间存在的电容都被称为分布电容。分布电容的存在使线圈的Q值减小,稳定性变差,因而线圈的分布电容越小越好。采用分段绕法可减少分布电容。
电感器在电路里的主要应用
信号滤波
RC可以滤波,电感也一样,配合电容也可以组成LC滤波,且滤波效果还非常好,最典型的就是π形LC滤波电路,被广泛用于电源电路滤波、全频段信号滤波电路里,除此之外,还可用于滤除共模干扰信号、差模干扰信号。
π形LC滤波电路
共模电感滤波应用
差模电感滤波应用
LC谐振电路
LC谐振电路分为LC串联谐振和LC并联谐振,这部分应用是最能体现出电感的价值和地位,LC串联谐振电路在谐振时阻抗最小,利用这 一特性可以用于陷波电路、吸收电路里,而LC并联谐振电路在谐振时阻抗最大,利用这一特性可以用于补偿电路、阻波电路里。结合LC串并联谐振的特性,最突出的另一个应用就是振荡器了,当然这也是难点,以后会单独抽时间来讨论这个。
LC串联谐振
LC并联谐振
短路保护
很多220V/AC里的前端电路又电容滤波器件参与,一旦电容值足够大时,在瞬间加电220V/AC时,因对电容充电瞬间电流很大,容易短路引起跳闸或设备自身损坏,故可在电容前端再串接一合适电感,利用电感阻碍电流变化的特性可实现短路保护。
今天就先说到这,当然电感还有很多其它应用,在此就不一一列举啦,实际应用中,通过思维发散,融会贯通,结合电感的性能参数和你的设计需求,合理选择器件搭配,你会越加发现电感器的魅力所在。怎么样,小伙伴们,有没有感觉电感对你而言又贴近了一步?
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