电感的常见参数

电感的常见参数
电感是一种常用的电子元件,它可以在电路中产生感应电流,储存磁能,滤除高频信号等。电感的选型和使用需要考虑它的一些基本参数,这些参数反映了电感的性能和特点。本文将简述电感的常见参数,包括:
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发热手套饱和电流提前放电避雷针
温升电流
直流阻抗
自谐振频率
1. 电感值
电感值是指电感器的自感应能力,也就是在单位电流变化下产生的感应电动势。电感值的单位是亨利(H),通常用微亨(μH)或纳亨(nH)表示。电感值是影响纹波电流和负载响应的一个重要参数。
电感值和线圈的形状、尺寸、圈数、芯材料等因素有关。一般来说,线圈圈数越多,截面积越大,芯材料磁导率越高,电感值越大。空芯线圈的磁导率为1,铁磁类芯材料(如铁氧体、金属粉末)的磁导率很高,所以可以制作高电感值而小体积的电感器。
理想情况下,线圈的电感值可以用下面的公式计算:
L=μN2A l
其中,L是电感值,μ是芯材料的磁导率,N是线圈圈数,A是线圈截面积,l是线圈长度。
在实际应用中,可以根据不同类型的电路选择合适的电感值。例如,在DC-DC转换器中,功率电感器的电流是三角波形式的,可以将纹波电流△I设置为负载电流Iout的30%左右。因此,只要决定DC-DC转换器的条件,就能根据以下算式粗略计算适当的功率电感器电感:
L=V out(1−D)T
ΔI
其中,Vout是输出电压,D是占空比,T是开关周期。
在DC-DC转换器的规格书或数据手册中都推荐了不同电感值作为参考值。因此,即使不进行上述算式之类的计算,也能按照制造商的参考值选定。如果想更换新的电感型号,其参数也不应该与供应商推荐的参考值相差太远。
2. 饱和电流
饱和电流是指使得电感进入(磁)饱和状态下的最大直流偏置(DC bias)或直流工作点(DC operating point)。在这个状态下,线圈内部产生的磁场强度达到了芯材料能够承受的极限,导致芯材料磁化曲线出现饱和现象。此时,实际的有效电感值会显著下降,并且随着通过的直流偏置增加而进一步下降。
饱和现象会影响到整个电路系统的性能和稳定性。例如,在开关稳压器中,如果功率电感器进入饱和状态,则输出纹波会增加,并且可能引起过流保护或者烧坏电路。因此,在选用电感器时,必须保证其饱和电流大于最大的工作电流。
饱和电流的定义各家厂商有所不同,通常而言指的是初始电感值减小10%或30%时的电流。例如,一个4.7μH的电感,在1.5A时,电感下降了30%,只有大约3.3μH。这个1.5A就是该电感的饱和电流。
饱和电流和芯材料、线圈尺寸、温度等因素有关。一般来说,铁磁类芯材料的饱和电流较高,但随着温度升高而下降。空芯线圈没有饱和现象,但其直流阻抗较高,导致发热损耗较大。
3. 温升电流
温升电流是指使得电感器温度上升到一定程度时的最大直流偏置或直流工作点。这个参数反映了电感器的发热特性,也是限制电感器使用的一个重要因素。
电感器在通过直流偏置时,由于线圈的直流阻抗(DC resistance)会产生焦耳热(Joule heat),导致温度升高。温度升高会影响到芯材料的磁性能,进而影响到实际的有效电感值。如果温度过高,还可能导致芯材料或者绝缘材料老化、变形、破裂等问题。
温升电流的定义各家厂商也有区别,一般而言,指的是将电感器温度上升了30℃或40℃时的最大直流偏置。例如,在环境温度为25℃时,一个10A的温升电流可以使得电感器温度上升到55℃或65℃。
温升电流和线圈尺寸、线径、绕法、散热条件等因素有关。一般来说,线圈尺寸越大,线径越粗,直流阻抗越小,发热损耗越小,温升电流越大。另外,散热条件也会影响到实际的温升情况,例如散热片、风扇、空气对流等。
4. 直流阻抗
直流阻抗是指通过直流偏置时的线圈电阻值。这个参数影响最大最直接的就是发热损耗和压降。所以直流阻抗越小损耗越少,效率越高。
直流阻抗和线圈尺寸、线径、绕法等因素有关。一般来说,线圈尺寸越大,线径越粗,绕法越紧密,直流阻抗越小。减小直流阻抗与尺寸小型化等条件略有冲突。只要从上述的满足电感值、额定电流等必要特性的电感器当中,选定直流阻抗更小的产品即可。
yig滤波器废气净化装置5. 自谐振频率
自谐振频率是指使得电感器呈现为开路状态下的最低频率。这个参数反映了电感器在高频信号下的容性特性。
理想情况下,电感器就是纯感性元件,其阻抗随着频率增加而增加。但实际情况下,电感器的绕线与绕线之间存在着寄生电容(Parasitic Capacitance),随着输入信号的频率升高,电感器的这个电容特性会变得越加明显,以致于在高频信号情况下,电感器其实等效为电感和寄生电容的并联电路,我们在前面讲过,电感和电容构成的并联电路,在谐振频率下,呈现为开路状态。由于这个电容是线圈自带的寄生电容,所以这个谐振频率称为自谐振频率(SRF,Self Resonant Frequency)。
自谐振频率和芯材料、线圈尺寸、绕法等因素有关。一般来说,空芯线圈的自谐振频率较高,铁磁类芯材料的自谐振频率较低。在选用电感器时,必须保证其自谐振频率大于工作频率,否则会影响到电路的性能和稳定性。
总结
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本文简述了电感的常见参数,包括电感值、饱和电流、温升电流、直流阻抗和自谐振频率。这些参数反映了电感的性能和特点,对于电感的选型和使用有重要的指导意义。在实际应用中,还需要根据不同类型的电路和工作条件,综合考虑各种因素,选择合适的电感器。

本文发布于:2024-09-21 18:45:01,感谢您对本站的认可!

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