滤波扼流圈设计方法

滤波扼流圈设计方法

在电子设备中，将交流电经整流后得到脉动直流电， 为了获得平滑的直流电流， 必须采用电容

滤波或电感滤波，以减少整流后的纹波电压，

虽然许多小功率的整流电路， 只需在整流后并联

上一只大容量的电解电容器， 即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路， 单靠电

容器滤波是不够的，因为加大电容器的容量，它的体积也要增大，另外，当负载电流变化时， 直流电压

的波动也会增大，输出特性变差。如果在整流后采用一个滤波扼流圈， 接成n 形滤波电路，或者接成倒 L 形滤波电路，那么，滤波效果要好得多了，见图

当电源频率f=50Hz 时，则

R L

R 二肛二纽

例如：经整流、滤波后的负载电压为

24V ，直流电流I 为5A 。此时负载电阻 L I 5 =4.8

Q 。那么要求滤波扼流圈的电感量

L:

即电感量为5毫亨，直流电流为 5A 。

由于在滤波扼流圈中通过的是脉动直流电流，其中主要的是直流成分，也有少量的交流成分， 即在交直流同时磁化下工作的。

因此在铁芯中产生很强的直流磁通，

甚至使铁芯中的磁通达到

与电容器配合

1所示。

c"

脸1血

4

1 C L

1

如何确定滤波扼流圈的电感量

L ?在图 1中，先计算负载电阻R L 的阻值:

那么，滤波扼流圈的电感量

L 可以根据负载电阻 R L 的大小，按下式计算电感量

L:

R L T _ R L ________

（

亨）

h 倒L 形滤波电路

饱和状态。制造这样的扼流圈，在铁芯的磁路中都留有一定的空气隙 Ig 以防止直流磁通的饱

和。滤波扼流圈的铁芯体积 V 、线圈匝数N 和空气隙Ig ，是由三个有相互关系的电气参数， 即:电感量L 、直流磁化电流I 和线圈两端的交流的电压

U~而决定的。

滤波扼流圈的匝数、 和通过的直流电流， 因而在铁芯中产生直流磁通， 同时在直流电流中还含 有纹波电压，因此在铁芯中也含有一部分交变的磁通，它叠加在直流磁通上，见图

2所示。

滤波扼流圈的磁路是由铁芯的磁路长度 ic 和空气隙Ig 两部分组成。虽然磁路长度 ic 极大于空

气隙Ig ,但这两部分是不能直接相加的。因为这两部分的导磁率 卩是不同的，在空气隙中的

导磁率是1,而在铁芯中的导磁率视铁芯的饱和程度而定。磁路中有空气隙的，其有效导磁率 □ e —般在 100~ 1000。

在铁芯中的导磁率与空气隙中的导磁率两者比值极大， 而空气隙对磁通的阻力很大。 所以某个

滤波扼流圈，当通过的直流磁化电流变动时， 而电感量的变化很小， 那么这种扼流圈称为线性

扼流圈。

假如磁路中的空气隙Ig 很小，当直流磁化电流变动时，使电感量也引起变动，如通过的直流电 流变小时，电感量 L 增大，当通过直流电流增大时，电感量 路）。这种扼流圈则称为非线性扼流圈，又叫做摇摆扼流圈。

件（匝）

导线直径d 也根据表一提供的电流密度 J 进行计算：

现举例设计一个10mH 、5Adc 的滤波扼流圈，用于 50Hz 整流电路上，电压降不大于 计算步序：

L 减小，（如音频乙类功率放大电 滤波扼流圈铁芯体积 V 的大小，与 LIE 的乘积成正比例, 型号的铁芯，并求出 组匝数N: 所以设计时，先要按表一选定某一 V 的比值，再从图 3的曲线上求得 If 的对应值，此时即可计算绕

1.5V 。

1.计算E L lJ0.01x E'"J + =0.25

在图3的中部区间内。

LIi

2.按表1选择铁芯，并计算飞选择EI26 >28,铁芯体积V=108S’代入下式：然后在图3的纵座标上，找到23^0",并找到对应的H值为40。

3. 计算线圈匝数

NI

因为 H= Ic =40

所以 N= " I " 5 =125 圈

4. 计算导线直径d

按线规表选择 QE-1.32漆包线。

3

=1.35 mm

5. 表一中所列的铁芯系列，是变压器厂常用的规格，一般都配有塑料骨架，本例中 包线绕125圈，正好能绕在 EI-26 >28的骨架上，线圈厚度为

6.平均匝长Io lo=2 X (29+31)+10 n =imm

7.导线总长

9.电压降Ur

Ur=l 隔0=5 >».242=1.21V

此电压降Ur 接近并小于预定值 1.5V ，比较合适。如果计算 Ur 值大于预定值。则应重选大- 号的铁芯。减少圈数，增大导线直径。如果客户对

Ur 未提出要求。也应以表一提供的电流密

度J 计算导线直径，若设计时 J 取得偏高，则导线偏细，线包温升就会偏高。

10.空气隙lg

在图3的曲线上，本例计算正好在两个点 0.004~0.005之间，可取0.0045比=9，由于EI 型铁

,

0.00451c 0.004SX15fi 2lg 」萨—■—二—-2=0.3

5mm

即在装配铁芯时，在 EI 型铁芯之间垫以 0.35mm 厚的绝缘纸板，由于铁芯材质不同，导磁率 也有高低，在测试时，可调整空气隙的大小，以达到需要的电感量。

QE-1.32 漆 10mm 。

L=Nlo=125 >0.151=18.9m 8.直流电阻 R20C

芯磁路中要遇到两个空气隙，所以计算空气隙时应除以