電子元器件的基本知識-電感

1、電子元器件的基本知識電感一、電感元件的分類 概述： 凡是能產(chǎn)生電感作用的原件統(tǒng)稱為電感原件，常用的電感元件有固定電感器， 阻流圈，電視機永行線性線圈，行，幀振蕩線圈，偏轉(zhuǎn)線圈，錄音機上的磁頭，延遲線等。 1、固定電感器 :一般采用帶引線的軟磁工字磁芯，電感可做在10-22000uh之間，Q值控制在40左右。 2、阻流圈：他是具有一定電感得線圈，其用途是為了防止某些頻率的高頻電流通過，如整流電路的濾波阻流圈，電視上的行阻流圈等。 3、行線性線圈：用于和偏轉(zhuǎn)線圈串聯(lián)，調(diào)節(jié)行線性。由工字磁芯線圈和恒磁塊組成，一般彩電用直流電流1.5A電感116-194uh頻率：2.52MHZ 4、行振蕩線圈： 由骨

2、架，線圈，調(diào)節(jié)桿，螺紋磁芯組成。一般電感為5mh調(diào)節(jié)量大于+-10mh.二、電感線圈的品質(zhì)因數(shù)和固有電容 (1)、電感量及精度： 線圈電感量的大小，主要決定于線圈的直徑、匝數(shù)及有無鐵芯等。電感線圈的用途不同，所需的電感量也不同。例如，在高頻電路中，線圈的電感量一般為0.1uH100Ho 電感量的精度，即實際電感量與要求電感量間的誤差，對它的要求視用途而定。對振蕩線圈要求較高，為o2-o5。對耦合線圈和高頻扼流圈要求較低，允許1015。對于某些要求電感量精度很高的場合，一般只能在繞制后用儀器測試，通過調(diào)節(jié)靠近邊沿的線匝間距離或線圈中的磁芯位置來實現(xiàn)o   (2)、線圈的品質(zhì)因

3、數(shù)： 品質(zhì)因數(shù)Q用來表示線圈損耗的大小，高頻線圈通常為50300。對調(diào)諧回路線圈的Q值要求較高，用高Q值的線圈與電容組成的諧振電路有更好的諧振特性；用低Q值線圈與電容組成的諧振電路，其諧振特性不明顯。對耦合線圈，要求可低一些，對高頻扼流圈和低頻扼流圈，則無要求。Q值的大小，影響回路的選擇性、效率、濾波特性以及頻率的穩(wěn)定性。一般均希望Q值大，但提高線圈的Q值并不是一件容易的事，因此應根據(jù)實際使用場合、對線圈Q值提出適當?shù)囊蟆?A、線圈的品質(zhì)因數(shù)為： Q=L/R 式中： 工作角頻； L線圈的電感量； R線圈的總損耗電阻線圈的總損耗電阻，它是由直流電阻、高頻電阻(由集膚效應和鄰近效應引起)介質(zhì)損耗

4、等所組成。" 為了提高線圈的品質(zhì)因數(shù)Q，可以采用鍍銀銅線，以減小高頻電阻；用多股的絕緣線代替具有同樣總裁面的單股線，以減少集膚效應；采用介質(zhì)損耗小的高頻瓷為骨架，以減小介質(zhì)損耗。采用磁芯雖增加了磁芯損耗，但可以大大減小線圈匝數(shù)，從而減小導線直流電阻，對提高線圈Q值有利。 (3)、固有電容 線圈繞組的匝與匝之間存在著分布電容，多層繞組層與層之間，也都存在著分布電容。這些分布電容可以等效成一個與線圈并聯(lián)的電容Co，如圖示。 這個電容的存在，使線圈的工作頻率受到限制，Q值也下降。圖示的等效電路，實際為一由L、R、和Co組成的并聯(lián)諧振電路，其諧振頻率稱為線圈的固有頻率。為了保證線圈有效電感量

5、的穩(wěn)定，使用電感線圈時，都使其工作頻率遠低于線圈的固有頻率。為了減小線圈的固有電容，可以減少線圈骨架的直徑，用細導線繞制線圈，或采用間繞法、蜂房式繞法。 此主題相關(guān)圖片如下：(4)、線圈的穩(wěn)定性 電感量相對于溫度的穩(wěn)定性，用電感的溫度系數(shù)L表示 此主題相關(guān)圖片如下：2 / 9 式中：L2和L1分別是溫度為t2和t1時的電感量。 對于經(jīng)過溫度循環(huán)變化后，電感量不再能恢復到原來值的這種不可逆變化，用電感的不穩(wěn)定系數(shù)表示： 式中：L和L1，分別為原來和溫度循環(huán)變化后的電感量。 溫度對電感量的影響，主要是因為導線受熱膨脹，使線圈產(chǎn)生幾何變形而引起的。減小這一影響的方法可采用熱法(繞制時將導線加熱，冷卻

6、后導線收縮，以保證導線緊緊貼合在骨架上)溫度增大時，線圈的固有電容和漏電損耗增加，也會降低線圈的穩(wěn)定性。改進的方法是，將線圈用防潮物質(zhì)浸漬或用環(huán)氧樹脂密封，浸漬后由于浸漬材料的介電常數(shù)比空氣大，其線匝間的分布電容增大。同時，還引入介質(zhì)損耗，影響Q值。 (5)、額定電流 主要是對高頻扼流團和大功率的諧振線圈三、電感器、變壓器檢測方法與經(jīng)驗 1、色碼電感器的的檢測將萬用表置于R×1擋，紅、黑表筆各接色碼電感器的任一引出端，此時指針應向右擺動。根據(jù)測出的電阻值大小，可具體分下述三種情況進行鑒別： A、被測色碼電感器電阻值為零，其內(nèi)部有短路性故障。 B、被測色碼電感器直流電阻值的大小與繞制電

7、感器線圈所用的漆包線徑、繞制圈數(shù)有直接關(guān)系，只要能測出電阻值，則可認為被測色碼電感器是正常的。2、中周變壓器的檢測 A、將萬用表撥至R×1擋，按照中周變壓器的各繞組引腳排列規(guī)律，逐一檢查各繞組的通斷情況，進而判斷其是否正常。 B、檢測絕緣性能將萬用表置于R×10k擋，做如下幾種狀態(tài)測試： (1)、初級繞組與次級繞組之間的電阻值；(2)、初級繞組與外殼之間的電阻值； (3)、次級繞組與外殼之間的電阻值。上述測試結(jié)果分出現(xiàn)三種情況：(1)、阻值為無窮大：正常；(2)、阻值為零：有短路性故障；(3)、阻值小于無窮大，但大于零：有漏電性故障。3、電源變壓器的檢測 A、通過觀察變壓器

8、的外貌來檢查其是否有明顯異?，F(xiàn)象。如線圈引線是否斷裂，脫焊，絕緣材料是否有燒焦痕跡，鐵心緊固螺桿是否有松動，硅鋼片有無銹蝕，繞組線圈是否有外露等。 B、絕緣性測試。用萬用表R×10k擋分別測量鐵心與初級，初級與各次級、鐵心與各次級、靜電屏蔽層與衩次級、次級各繞組間的電阻值，萬用表指針均應指在無窮大位置不動。否則，說明變壓器絕緣性能不良。 C、線圈通斷的檢測。將萬用表置于R×1擋，測試中，若某個繞組的電阻值為無窮大，則說明此繞組有斷路性故障。 D、判別初、次級線圈。電源變壓器初級引腳和次級引腳一般都是分別從兩側(cè)引出的，并且初級繞組多標有220V字樣，次級繞組則標出額定電壓值，

9、如15V、24V、35V等。再根據(jù)這些標記進行識別。 E、空載電流的檢測。 (a)、直接測量法。將次級所有繞組全部開路，把萬用表置于交流電流擋(500mA，串入初級繞組。當初級繞組的插頭插入220V交流市電時，萬用表所指示的便是空載電流值。此值不應大于變壓器滿載電流的1020。一般常見電子設備電源變壓器的正?？蛰d電流應在100mA左右。如果超出太多，則說明變壓器有短路性故障。 (b)、間接測量法。在變壓器的初級繞組中串聯(lián)一個10/5W的電阻，次級仍全部空載。把萬用表撥至交流電壓擋。加電后，用兩表筆測出電阻R兩端的電壓降U，然后用歐姆定律算出空載電流I空，即I空=U/R。 F、空載電壓的檢測。將

10、電源變壓器的初級接220V市電，用萬用表交流電壓接依次測出各繞組的空載電壓值(U21、U22、U23、U24)應符合要求值，允許誤差范圍一般為：高壓繞組±10，低壓繞組±5，帶中心抽頭的兩組對稱繞組的電壓差應±2。 G、一般小功率電源變壓器允許溫升為4050，如果所用絕緣材料質(zhì)量較好，允許溫升還可提高。 H、檢測判別各繞組的同名端。在使用電源變壓器時，有時為了得到所需的次級電壓，可將兩個或多個次級繞組串聯(lián)起來使用。采用串聯(lián)法使用電源變壓器時，參加串聯(lián)的各繞組的同名端必須正確連接，不能搞錯。否則，變壓器不能正常工作。 I、電源變壓器短路性故障的綜合檢測判別。電源變壓

11、器發(fā)生短路性故障后的主要癥狀是發(fā)熱嚴重和次級繞組輸出電壓失常。通常，線圈內(nèi)部匝間短路點越多，短路電流就越大，而變壓器發(fā)熱就越嚴重。檢測判斷電源變壓器是否有短路性故障的簡單方法是測量空載電流(測試方法前面已經(jīng)介紹)。存在短路故障的變壓器，其空載電流值將遠大于滿載電流的10。當短路嚴重時，變壓器在空載加電后幾十秒鐘之內(nèi)便會迅速發(fā)熱，用手觸摸鐵心會有燙手的感覺。此時不用測量空載電流便可斷定變壓器有短路點存在。四、大功率片狀繞線型電感 大功率片狀繞線型電感器主要用于DC/DC變換器中，用作儲能元件或大電流LC濾波元件(降低噪聲電壓輸出)。 它以方形或圓形工字型鐵氧體為骨架，采用不同直徑的漆包線繞制而成

12、，如圖所示：老式DCDC變換器的工作頻率僅幾十kHz(如3050kHz)，如今新型DC/DC變換器的頻率高于200kHz，老式低頻電感不適用了。在鐵氧體底部沉積導電材料，經(jīng)燒結(jié)后形成焊接的電極。 大功率片狀繞線型電感器型號不統(tǒng)一，尺寸也不相同，這里僅介紹一種圓形工字形鐵氧體骨架構(gòu)成的電感器，其尺寸、電感量范圍及直流電阻范圍如表所示：由表可以看出，同一尺寸的骨架可以采用不向直徑漆包線來繞制、繞的匝數(shù)不同，故其電感量及直流電阻值是一個范圍 電阻越小，線徑越大尺寸也越大，這是個矛盾。 標準的大功率電感量基數(shù)為1 2.2 3.3 4.7 5.6 6.8 8.2。常用的電感量范圍為1330uH。有時需要

13、在試驗中調(diào)整電感量，以獲得最佳數(shù)值。 作為大功率片狀電感器還有下列兩個主要參數(shù)：最大電流及工作頻率。電感線圈的使用 (1)、磁場輻射的影響 電感線圈裝在線路板上有立式與臥式兩種方式，要注意其磁場的輻射對鄰近器件工作的影響。如臥式電感器的引線是從兩端引出，裝在線路板上多是橫臥著，它的線圈都繞在棒形的磁芯上，它工作時，磁力線在周圍散發(fā)，見圖(a)。不僅有效導磁系數(shù)低，而且其磁場輻射會影響鄰近部件的工作，特別在高頻工作時影響更大。所圖(b)示。 電感線圈的磁場輻射立式電感器無此缺點，其線圈都繞在“工”形或“王”形磁芯上，甚至繞在很薄的“工”形的磁芯上，工作時磁力線很少散發(fā)有效導磁系數(shù)較高，磁場輻射小

14、，對鄰近部件影響小。同時占空系數(shù)小，分布電容也小。如圖(b)(2)、工作頻率與磁芯材料的關(guān)系 由于電感器的基體是鐵氧體磁芯，其工作頻率自然要受磁芯材料工作頻率的限制，必須慎重選擇。有關(guān)術(shù)語及定義1.初始磁導率i    初始磁導率是磁性材料的磁導率(B/H)在磁化曲線事始端的極限值，即                          i=1/0   lim:H0  &

15、#160;B/H式中為0真空磁導率(4×10-7H/m)；H為磁場強度(A/m)；B磁通密度(T) 2.有效磁導率e： 在閉合磁路中，如果漏磁可忽略，可以用有效磁導率來表征磁芯的性能。          e=L/0N2*Le/Ae式中L為裝有磁芯的線圈的電感量(H)；N為線圈匝數(shù)；Le為有效磁路長度(m)；Ae為有效截面積(m2)。3.飽和磁通密度Bs(T)：磁化到飽和狀態(tài)的磁通密度。見圖1。4.剩余磁通密度Br(T) 從飽和狀態(tài)去除磁場后，剩余的磁通密度。見圖1。 5.矯頑力He(A/m) 從飽和狀態(tài)去除磁場后，磁芯繼續(xù)被

16、反向磁場磁化，直至磁通密度減為零，此時的磁場強稱為矯頑力。見圖1。6.損耗因素tan 根據(jù)因數(shù)是磁滯損耗、渦流損耗和剩余損耗三者之和   tan=tanh+tane+tanr式中tanh為磁滯損耗因數(shù)；tane為渦流損耗因數(shù)；tanr為剩余損耗因數(shù)7.相對損耗因數(shù)tan/u 相對損耗因數(shù)是損耗因數(shù)與磁導率之比：tan/ui（適用于材料）tan/ue（適用于磁路中含有氣隙的磁芯）8.品質(zhì)因數(shù)Q 品質(zhì)因數(shù)為損耗因數(shù)的倒數(shù)：Q=1/tan9.溫度因數(shù)u(1/K) 溫度系數(shù)為溫度在T1和T2范圍內(nèi)變化時，每變化1K相應的磁導率的相對變化量：u=U2-U1/U1*1/T2-T1(T2

17、>T1)式中U1為溫度為T1時的磁導率； U2為溫度為T2時的磁導率10.相對溫度系數(shù)ur(1/K)溫度系數(shù)和磁導率之比，即：ur=U2-U1/(U2)2*1/T2-T1(T2>T1)11.居里溫度Tc() 在該溫度下材料由鐵磁性（或亞鐵磁性）轉(zhuǎn)變順磁性。見圖2。12.減落因數(shù)DF： 在恒溫下，完全退磁的磁芯的磁導率隨時間的衰減變化，即DF=U1-U2/logT2-T1*1/(U1)2(T2>T1)式中U1為退磁后T1分鐘的磁導率；U2為退磁后T2分鐘的磁導率 13.電阻率(/m)具有單位截面積和單位長度的磁性材料的電阻。14.密度d(kg/m3)單位體積材料的重量，即：d=W/V式中W為磁芯的重量 (kg)；V為磁芯的體積(m3)15.功率損耗Pc(KW/m3、W/KG) 磁芯在高磁場密度下的單位體積損耗或單位重量損耗。該磁通密度可表示為Bm=E/4.44fNAe式中E為施加在線圈上的電壓有效值(V)；Bm為磁通密度的峰值 （T）；f為頻率(Hz)；N為線圈匝數(shù)；Ae為有效截面積(m2) 目前。功率損耗的常用測量方法包括乘積電壓表法和波形記憶法。16.電感因數(shù)AL(nH/N2)電感因數(shù)定義為具有一定形狀和尺寸的磁芯上每一匝線圈產(chǎn)生的電感量，即：AL=L/N2式中L為裝有磁芯的線圈的電感量(H)；N為線圈匝數(shù)。五、電感的檢驗普通電感的檢