天天看點

電子元件-電感、磁珠

目錄:

一、概述

二、尺寸大小

1、工字電感

2、貼片功率CD系列電感參數表

三、電流

四、Q值

五、DCR

六、屏蔽和非屏蔽電感

1、屏蔽電感

2、非屏蔽電感

七、電感與瓷珠的6大差別

八、變壓器

1、恒壓變壓器

1)概述   2)磁飽和變壓器的特點和用途

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

一、概述

電感在應用中,主要參數有:尺寸;感值,用于和頻率比對;電流,超過了會燒掉;Q值,品質因數;DCR,直流電阻。

電感和磁珠外形接近,功能相似,很多人認為其都是“隔交通直”,實際上,不管是原理還是應用,電感和磁珠都有不小的差別。

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

二、尺寸大小

1、工字電感

電子元件-電感、磁珠

------------------------------------------------------

2、貼片功率CD系列電感參數表

電子元件-電感、磁珠
電子元件-電感、磁珠
電子元件-電感、磁珠
電子元件-電感、磁珠
電子元件-電感、磁珠
電子元件-電感、磁珠
電子元件-電感、磁珠
電子元件-電感、磁珠
電子元件-電感、磁珠

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

三、電流

額定電流,就是設計上允許通過的最大電流。電流本質上是一根漆包線,且直流電阻并不大,直接發熱燒掉的情況是比較少的,是以額定電流并不是電感能通過的最大的直流電,而是最大可用電流。

繞線電感額定電流中,又有Isat和Irms兩種。

電子元件-電感、磁珠

電感的感值,會随着電流的增大而減小

Irms是溫升電流,普遍标準為電感溫度升到40攝氏度的時候的電流。電感内部的漆包線有電阻,有了電阻通過電流就會發熱。這個額定電流就是電感能工作且不至于燒毀的最大電流。

Isat是飽和電流,磁通量飽和的時候的電流。電感裡的電流太大之後,電感感量會下降,下降曲線和電感的結構有一定的關系。普遍設定電感感值下降20%的時候的電流為Isat。如果超過這個電流使用,電感的感量會繼續下降,導緻輸出紋波增大,造成系統工作異常,或者電感燒毀。

根據電流來對電感進行選型的時候,一般選擇Isat和Irms中比較小的一個。繞線電感的Isat和Irms有時候前者大一些,有時候後者大一些,疊層電容的Isat一般會比Irms小很多。

工程師選功率型疊層電感的時候,往往隻看了Irms符合要求,但是Isat嚴重偏低,最終導緻機率性燒電感的情況。

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

四、Q值

Q值又叫品質因數,用來衡量電感在交流狀态下的等效電阻。Q值越高,等效電阻越小,損耗越小。

繞線電感的Q值比疊層電感要高很多,例如0402的nH級的村田的繞線電感,Q值可以達到40左右,但0402普通品牌的nH級疊層電感,Q值一般也就10上下。

Q值高了,濾波器的帶寬會變窄,但深度會加深,适合在固定頻點上使用。對于射頻電路來講,精準的比對網絡,能夠顯著的提升射頻性能和一緻性,是以很多高端手機會在射頻網絡和天線比對上使用高Q值的繞線電感。

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

五、DCR

電子元件-電感、磁珠

DCR,DC Resistor,電感能夠通直流,但是還是有直流電阻的,這個直流電阻主要是電感線圈裡那根長長的漆包線的電阻。而額定電流也是根據漆包線的電阻來變化的。

漆包線越長、感值越高、電阻越大、額定電流越低。

漆包線越粗、體積越大、電阻越小、額定電流越高。

别看毫歐級别的電阻很小,例如在150mR、1.2A電流下,也有0.2W的功率,集中在那麼4*4mm的面積上,發熱量其實不算小。

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

六、屏蔽和非屏蔽電感

1、屏蔽電感

電子元件-電感、磁珠

圖6.1 CD系列屏蔽電感

------------------------------------------------------

2、非屏蔽電感

電子元件-電感、磁珠

圖6.2.1 CD系列非屏蔽電感

電子元件-電感、磁珠

圖6.2.2 非屏蔽工字電感

電子元件-電感、磁珠

圖6.2.3 非屏蔽R棒形電感

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

七、電感與瓷珠的6大差別

1、電感的磁材料是開放的,磁力線一部分通過磁芯,一部分通過空氣。而磁珠的磁材料是封閉的,幾乎所有的磁力線都封閉在磁環内,更“幹淨”。

電子元件-電感、磁珠

------------------------------------------------------

2、電感的機關是電感值(H),磁珠的機關是阻抗(歐姆),一般是100Mhz時的阻抗值。有個重要的事情是,即使參數相同的磁珠,其在濾波性能上也會有巨大差異。因為磁珠參數标注的是特定頻點(120Mhz)的阻抗,即使這個頻點阻抗相同,在其他頻點的阻抗也會千差萬别。

電子元件-電感、磁珠

------------------------------------------------------

3、磁珠的阻抗是電抗X和電阻R的共同作用結果,低頻時X主導、高頻時R主導,電感多用于低頻段(50Mhz),而磁珠多用于高頻濾波場景,R将會吸收噪聲并轉化為熱,是以磁珠機關是歐姆。

電子元件-電感、磁珠

4、電感的濾波原理是把電能轉化為磁能,再把磁能重新轉化為電能(噪聲)或者輻射(EMI),而磁珠是将電能轉化為熱能,磁珠是更“幹淨”的濾波元件。

5、電感是儲能元件,在濾波時可能會和電容自激;而磁珠是耗能元件(R),和電容協同工作時不會自激。

6、電感和磁珠都有額定電流參數,差別是當電流超過額定電流時,電感的有效感值會下降,而磁珠有可能會直接燒毀。

總之,電感工作在電抗遠大于電阻的頻段,此時電抗主要是感抗,其機關就是電感量H。由于電抗分量主要成分,分量很小,是以電感主要是儲能的作用了。

磁珠主要工作在電阻大于電抗的頻段,電阻占主要成分,是以磁珠的機關是歐姆。由于電抗成分少,儲能很少,是以我們說磁珠主要是通過電阻發熱消耗能量的。

在選擇磁珠時,我們要把目标放在高頻段,仔細根據磁珠的阻抗頻率曲線和目标噪聲進行磁磁珠的選取。

本部分内容來自:www.dianyuan.com/eestar/article-1792.html

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

八、變壓器

1、恒壓變壓器

1)概述

又被稱作磁飽和穩壓器,具有交流穩壓、抗幹擾、電壓變換、過流保護等多種功能,而且結構簡單、經濟可靠研制和生産周期短,便于維護使用,自它問世以來,立即受到各方面的重視,在計算機、機床、照明、礦山、交通、電信、電視燈電子裝置的電源中已逐漸等到推廣應用。

磁飽和穩壓器采用一個“日”字型鐵芯,初級線圈在一個窗孔中,次級線圈和諧振線圈在另一個窗孔中。諧振線圈外接電容諧振頻率與電源頻率相近的諧振回路。諧振電容線圈可以和輸出線圈分開設定,以便用增高振蕩電壓的方法來減少所需的電容量,特别是磁飽和變壓器有低壓多組輸出的必要性就更大了。

電子元件-電感、磁珠
電子元件-電感、磁珠

當初級接通電源後,諧振回路起振,使次級鐵芯淺飽和,形成一個恒定的交變磁場,其磁感應強度在一定範圍内,基本不受輸入電壓變化的影響,于是次級線圈的感應電動勢保持不變。在這種情況下,初級的輸入電流隻起補充能量的作用。

磁飽和穩壓器的輸出電壓隻與鐵芯的磁性能參數和鐵芯截面積有關,與初級與次級匝數比無關。其效率、體積重量與普通變壓器相當,當鐵芯材料比較好的時候,市電電壓在160-250伏變化時,輸出電壓變化小于1.5%;當負載電流從滿載到減半時,輸出電壓變化約1.5-4%,當輸出短路時,輸出電流上升約1倍,是以不怕長時間短路。

------------------------------

2)磁飽和變壓器的特點和用途

(1)結構簡單、可靠性高

(2)電壓穩定度高、穩壓範圍寬,在額定負載的情況下,當輸入電壓在額定值的±20%的範圍内變化時,輸出電壓穩壓精度可限制在±1%範圍内,特别值得注意的是,磁飽和變壓器的穩壓範圍與輸出負荷量有關,當輸出負荷減少時,穩定範圍可相應加寬。

磁飽和變壓器的穩定範圍與負荷量有關,這一特點是任何其他形式的電子穩壓器無法比拟的,這使它特别适用于電網電壓波動大的場合。

(3)磁飽和變壓器具有較強的抗幹擾的能力

磁飽和變壓器的電路形式實際善相當于諧振濾波器,據有低通濾波器的性能,可以抗幾百到幾萬赫茲頻率的幹擾。

(4)具有普通變壓器的功能:磁飽和變壓器一普通變壓器一樣具有初次和次級隔離、變壓、多組輸出等功能

(5)輸出功率保護:當磁飽和變壓器的輸出功率超出設計功率時,其輸出電壓就失去穩定功能,開始呈下垂特性,于此同時輸入功率并不增加,但輸出短路時,輸出電壓為零,輸出電流小于額定輸出電流的1.5-2倍,而輸入電流不增加,磁飽和變壓器長期短路不會燒毀。

缺點:

(1)批量産品一緻性差

(2)輸出特性差

(3)輸出波形不好

(4)頻率特性差

(5)溫升高、噪音大

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------