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電感 --- 電容

 
if8051
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#1 引用回覆 回覆 發表時間:2012-11-10 18:32:47 IP:122.121.xxx.xxx 訂閱
在電路中,當電流流過導體時,會產生電磁場,電磁場的大小除以電流的大小就是電感,電感的定義是
L = phi / i ,單位是韋伯 電感是衡量線圈產生電磁感應能力的物理量。給一個線圈通入電流,線圈周圍就
會產生磁場,線圈就有磁通量通過。通入線圈的電流越大,磁場就越強,通過線圈的磁通量就越大 。實
驗證明,通過線圈的磁通量和通入的電流是成正比,它們的比值叫做自感係數,也叫做電感 。如果通過
線圈的磁通量用 φ 表示,電流用 I 表示,電感用 L 表示,那麼 L = φ / I 電感的單位是亨(H),也常
用毫亨(mH)或微亨(uH)做單位 。1H = 1000mH, 1H =1000000uH 。電感只能對非穩定電流起
作用,它的特點兩端電壓正比於通過他的電流的瞬時變化率(導數),比例係數就是它的 “自感” 。電感
起作用的原因是它在通過非穩恆電流時產生變化的磁場,而這個磁場又會反過來影響電流;任何一個導
體,只要它通過非穩定電流,就會產生變化的磁場,就會反過來影響電流,所以任何導體都會有自感現
象產生 。在 PCB 上可以看到很多銅線纏繞的線圈,這個線圈就叫電感,電感主要分為磁心電感和空心
電感兩種,磁心電感電感量大常用在濾波電路,空心電感電感量較小,常用於高頻電路 。電感的特性與
電容的特性正好相反,它具有阻止交流電通過而讓直流電順利通過的特性 。電感的特性是通過直流 、阻
礙交流,頻率越高,線圈阻抗越大 。電感器在電路中經常和電容一起工作,構成 LC 濾波器 、LC 振盪器
等。另外,人們還利用電感的特性,製造了 抗流圈 、變壓器 、繼電器等 。
基礎元器件裡面,電阻接觸的比較早,也比較貼近實際,所以比較好理解,電容因為經常用,所以也有些
概念,但對於電感,絕大多數人比較沒有概念,這樣就阻礙了對類比電路的深入理解,對於類比電路,尤
其是干擾方面,最大的干擾源往往是電感引起的,所以理解電感對於降低干擾,提高系統可靠性是有很大
的幫助 。
電感與電容一樣,都是自身不消耗能量的儲能元件,從虛坐標上看,電阻屬於實部,那麼電感儲存磁場屬
於虛部的上半部,電容儲存電場屬於虛部的下半部,可以認為電感恰好是電容的反面,所以藉用電容的一
些參數來理解電感,理解起來比較容易些 。
1、材料:
電容分為鋁電解電容 、鉭電容 、聚丙烯有機薄膜電容 、瓷片電容 、雲母電容 。
電感分為矽鋼片電感 、鐵粉芯電感 、鐵矽鋁電感 、錳鋅鐵氧體電感 、鎳鋅鐵氧體電感 。
適合頻率從低到高,不同場合要不同應用 。功率電感跟高頻電感的材質是不同的,要區分 。
2、特徵量:
電容量:表徵儲存電場的能力
電感量:表徵儲存磁場的能力
3、儲存極限:
電容耐電壓:表徵儲存電場電壓的最大值
電感耐電流:表徵儲存磁場電流的最大值
電感耐電流是大家經常忽略的,這個一般受兩個指標影響,一個是電感銅絲的內阻發熱量,屬於線損;
尤其有直流成分的時候,要特別留意這個參數,另外一個是電流導致的 磁飽和 最大值,所以要分辨情況
選擇,首先要計算發熱在承受範圍內,其次要磁場不能飽和,若飽和,電感就失效了。
電容大家往往關心耐電壓,這個等價於電感的耐電流磁飽和問題,實際上它的線損發熱,一般在大功率
switching 電源中要考慮,電解電容在大功率 switching 電源中因為不停的充放電,電容發熱,電解液乾
枯而失效,這個一般不使用在 switching 電源中;高頻焊接機,輸出部分用的電容是雲母電容,工作在
1MHz,電流有 600A,經常發熱把電容炸掉,所以對電容的損耗理解得相對深些!當然電容的損耗還有介
質損耗,比如在高頻機器裡,用 CBB 材料的相對雲母,損耗就很高,很容易壞,介質損耗反而是成了主
要的因素 。
4、損耗:
電容線損和介質損耗:這個看工作場合,不同頻率下比例關係不同 。
電感線損和磁滯損耗:這個看工作場合,不同頻率下比例關係不同 。
5、寄生:
電容:根據材料技術不同,比如鋁電解電容,是採用繞製的,寄生電感量較大,頻率不高
電感:根據材料技術不同,比如高頻下繞線與繞線之間的電容效應,寄生電容較大,頻率上不去 。
6、輻射干擾:
電容:電場約束在金屬片兩極之間,輻射能力差,一些場合用電容代替電感做升壓或降壓電源 。
電感:功率電感,磁場耦合性較強,在磁密封不嚴的時候,容易干擾外部,並且磁場的激勵源是電流,
容易導致干擾 。
7、變壓器:
電容不同於電感的一個很大的地方,就是沒有常用的變壓器,這個並不是電容不能做,而是電容相對於
電感來說,做成的變壓器,功率低,體積大,不實用 。
變壓器實際上也不復雜,只是大家一般不會等效,任何變壓器都可以等效為一個理想變壓器,初級並聯
初級的電感,次級串聯次級的電感即可,之後按電感的基本邏輯分析即可 。
8、標準化:
電感最難的地方,上面說過是為了獲取最大電流,這個也就是磁飽和值,至於如何獲取,通過電感表和
一個軟件工具來實現即可;電感,尤其是大一些功率的,或者變壓器,一般都沒有標準品,這個不如電
容,往往需要根據實際情況訂製,所以讓大家覺得很難,所謂訂製,無非就是功率,損耗發熱和磁飽和
的考慮平衡 。
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if8051 重新編輯於 2012-11-10 03:39:42, 註解 無‧
系統時間:2017-10-20 4:16:23
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