电感基础知识

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十一.Z阻抗值
一電感的阻抗值是指其在電流下所有阻抗的總和,包 含了交流及直流的部份,直流部份的阻抗值僅僅是繞 線的直流電阻,交流部份的阻抗值包含電感的電抗, 下列的方程式用來計算一理想電感(沒有能量損失)在 一正弦波交流訊號下的電抗: Z=XL=2πfL 此式說明一較高的阻抗值可由較高的電感值或在較高 的頻率下得到,此外,表面效應及鐵損亦會增加一電 感的阻抗值。
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二、電感值公差
LETTER 字母 F G J K L M N
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TOLERANCE 公差 ± 1% ± 2% ± 5% ± 10% ± 15% ± 20% ± 30%
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三. RDC 直流電阻值:
定義:當ω=0時,Z=R,而此時電路為直流電路, 此時的電阻值來自於內部導線的阻抗特性。 直流電阻對電流起阻礙作用,它與導線的橫截面S 成反比,與導線長度成正比。 一般電感元件RDC越小越好,某值越小,則直流越 容易通過,消耗功率愈小,元件本身越不容易發熱。 。
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INITIAL PERMEABILITY V.S. FREQUENCY
Initial Permeability
Frequency (Hertz)
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一、電感值
電感的一個主要特性,是能抑制流經電流的改變。 一個電感器的電感值會受鐵芯之材質,鐵芯之形狀及 尺寸,繞線的圈線及線圈的形狀等所影響。 電感的單位為亨利(H). 1H =103mH =106uH =109nH =1012pH 電感值通常以mH或uH為單位.
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電 感 常 用 材 料
(一)鐵心. (CORE)
1.分類: (1). 按照形狀區分: EE、EI、EFD、R、DR、EEL、 EER、RM、UTD、ET、UU、EP、UT. (2). 按其鐵芯材質分: 軟性鐵氧體(Soft ferrite)、 鐵粉芯(Iron Powder)、 鐵鎳合金(molypermalloy)、 鐵硅鋁合金(sendust)等.
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3.常模與共模振流圈
(2). 共模扼流線圈: 共模扼流線圈是對共模雜音干擾信號具有效用,其所用 兩組繞線繞在同一鐵芯中: (a).與常態電流對應時,阻流圈不產生作用. (b).與共模電流對應時,阻流圈產生作用.
Bias 電流
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五.Q 品質系數
電感的品質系數是量測一電感相對損失,反映元 件品質好壞的指標,其為某一周期電感儲存能量和消 耗能量的比值,又稱品質因子。 電感的Q值定義為感抗與有效電阻之比,如下所示:
Q=
XL R
2πfL = R
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電感器目前較常使用的材料為陶鐵磁體(ferrite),鐵 粉心 (iron powder), MPP合金(molypermalloy cores) 與鐵硅鋁合金(sendust)等.其中鐵粉心, MPP合金與 鐵硅鋁合金都非常適合用於做儲能電感器的設計,至 於要選擇那種材料,則依其價格,重量,可用率,性 能及製作的容易度來決定。其有以下特性: A.高的飽和磁通密度. B.高能量儲存容許能力. C.本身具有空氣隙,不需在鐵芯上切割間隙. D.有較多的尺寸大小可供選擇.
六.f 頻率
周期的倒數,每秒鐘交流信號變化的周期次數。
七.SRF 自諧頻率
本身的物體結構的特性與頻率產生的自諧振界限(感 性 容性)。
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八.Irms 有效電流
九.Isat 飽和電流
額定最大可通過的電流。
十.△T 溫升
在空氣中一元件之表面溫度因元件內部能量的釋 放所造成的溫度增加量。
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2.輸出儲能電感(抗流線圈)
某些電源輸出線路中,須用到儲能電感,儲能電感 有以下之功能. (1). 降低輸出電壓之漣波. (2). 減小輸入電流之峰值,降低輸入電容器之濾 波電流. (3). 降低交換功率電晶體之集极電流峰值降低電晶體 在ON,OFF時的交換損失. (4). 降低輸出電容器的濾波電流. (5). 減小輕負載時之負載變動. (6). 降低整流器之峰值電流
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(一)分類
3.電感線圈. 電感線圈多用於高頻電路中,如濾波器用電感線圈,振蕩 回路電感線圈,高頻扼流圈,噪音濾波線圈.電感線圈的 鐵芯以使用鐵氧體磁心及鐵粉芯較多也有采用坡莫粉 未磁心.非晶質等軟磁合金等.電感線圈的主要技術指標 為電感量和品質因數,在某些場合對電感的溫度穩定性 也有一定的要求. 4.飽和扼流圈. 飽和扼流圈用於穩壓和調壓線路中,通過調節交流電路 中的感抗來達到穩定或調節電壓的目的.其主要應用在 大功率或特殊要求之場合.
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(二)各類電感簡介 1.磁性放大穩壓器
磁性放大器使用於開關式電源供應器(SPS)中,在高頻 應用時,具有低損失和高效率的特性.磁性放大穩壓器 是利用飽和磁性的方式來控制電能,此乃利用方型磁滯 曲線的特性,其由一個環形鐵芯及繞線來組成,可將磁 性放大器視為一個磁性開關,其動作為調整脈波寬度因 此我們可以說它為磁性的脈波寬度調變(PWM )
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產品應用
電感主要應用範圍遍及電腦週邊設備,通訊類和消費 類電子產品等,如筆記本型電腦、主機板、數據機、VGA 卡、繪圖卡、數位相機、掃瞄器、行動電話、LCD MONITOR、ADSL MODEN與PDA等多項產品,具體如下: (1)電腦資訊業:個人電腦,手提式PC及其週邊裝置 (2)通訊機器業:多功能電話機,數據傳真機,手機 (3)民生電子業:數位電視,VTR (4) OA 機器業:影印機,傳真機 (5) IA 機器業:DVD Player, Web Pad (6) FCC 標準出口下的所有電子產品
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四. IDC 直流額定電流值
此為電感材料的直流偏流特性( Current Bias ), 當Bias 電流提高到額定電流值時,因磁束已達飽和狀 態,此時若再增加電流時,電感量則逐漸遞減。 直流額定電流值愈大愈好,電流值愈大表示承受電 流能力愈大。
電感 L
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2.輸出儲能電感(抗流線圈)
在設計考慮上,抗流線圈與輸出電容形成低通濾波器, 一般在設計上選擇較小的抗流線圈電感與較大的電容 值,其原因如下: A.有較小的突波阻抗(SURGE IMPEDENCE),當負載電 流為步階式變化時有較好的暫態特性. B.在相同的儲能能力下,實際電感的損失比電容大, 故選擇較小的電感. C.零件成本較低,體積較小,重量較輕.
dt
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設一形狀一定之導體線圈,匝數為N.當其線圈中 有電流I通過時,電流產生磁場;線圈所圍的面上有磁 通穿過,設每匝線圈上都鏈有磁通φ,該線圈所鏈的 磁鏈ψ,即等於匝數N與磁通φ的乘積.即: ψ=Nφ 如果線圈周圍沒有鐵磁物質,則φ、ψ與I成正比, 其比值定義為電感或自感(每單位電流所產生的通 鏈數,稱為該電路的自感或電感),以L表示。若線 圈中通過1安培電流,產生1韋匝的通鏈;其自感為 1亨利。 L=ψ/I= Nφ/I
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3.常模與共模扼流圈
在防止干擾的對策中,經常采用電感器或電容器,在 使用的電感器中,又可分為常模扼流線圈(normal mode choke) 及共模扼流線圈(common mode choke) (1). 常模扼流線圈: 常模扼流線圈系與訊號串聯插入,藉以產生電抗作用, 電源濾波器上用的常模扼流線圈,系利用損失較大的金 屬族系粉未為材料的鐵芯纏以繞線所構成的單一扼流 線圈,使用高損失鐵芯的原因系為抑制受有雜訊干擾的 扼流線圈本身以及電感器與電感器兩者所產生的諧振 現象,並防止非必要的振蕩信號的進入 .
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1.磁性放大穩壓器
在實際動作情況下,一個理想的磁性放大器其特性為: (1). Br/Bm的方形比率愈高愈好. (2). Hc矯頑磁力愈小愈好. (3). Bs飽和磁通愈大,以愈小的鐵心截面積 A及繞組N就可以控制大電壓. 一般磁性放大器是設計在交換式電源供應器的二次側 來控制P.W.M,即在輸出的點來反應誤差的電壓. (P.W.M指脈波寬度調變).
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電 感 常 用 材 料
百度文库
2.耐溫等級:
等級
溫度
Y
90 ℃
A
105 ℃
E
120 ℃
B
130 ℃
F
155 ℃
H
180 ℃
H+
200 ℃
C
220 ℃
PVF
A
UEW E-B
PEW F
UEW-NY PEW-NY B F
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電 感 常 用 材 料
(三)BASE/CASE/BOBBIN (四)絕緣漆(凡立水). (五)套管. (六)絕緣膠帶. (七) 絕緣膠(EPOXY) (八)鐵夾(CLIP)&銅腳
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按照鐵磁材料的磁性,其一般被分為兩大類: 一類是軟磁材料,如Mn-Zn系或Ni-Zn系的軟性鐵 氧體(陶鐵磁體:ferrite)及矽鋼片、Iron Powder、 Mpp、Sendust等合金系的鐵磁材料均屬之; 一類是硬磁(永磁)材料,如鋁鎳鈷永磁、稀土鈷 永磁等。
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(二)漆包線(Magnet Wive).
1. 分類: 按照其銅線外層之漆膜材質區分.以太平洋公司之銅線 為例. 有以下種類: (1)聚乙烯甲醛漆包線(Polyviny formal) PVF (2)聚胺基甲酸脂漆包線(Polyurethane) UEW (3)聚脂漆包線(Polyester) PEW (4)UEW外覆Nylon漆包線 UEW-NY(UEWY) (5) PEW外覆Nylon漆包線 PEW-NY
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Iron Powder Cores
GENERAL MATERIAL PROPERTIES Material Initial Permeability with DC Bias Permeability Hdc=50 Oersteds 材質 µ i 2 10 10 (100%) 8 35 31.9 (91%) 14 14 14 (100%) 18 55 40.7 (74%) 26 75 38.3 (51%) 40 60 37.2 (62%) 45 100 46 (46%) 52 75 44.3 (59%)
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所謂的電感(Inductor),可以用一句話來說明,即是 僅由導線卷線而成的電子零件,其與電阻器和電容器 並列為電路上最基本的零件,是構成電路的主要零件. 電感器中使用鐵芯的目的是為了將線圈所產生的磁 束,全部拘限收束在鐵芯內部,使電感器的周圍即使有 導電性的物體存在,也不會產生能量損失. 電感為電感器最主要的特性,其定義是由流過卷線 的電流和卷線與磁通的交漣數之比值,即ψ=LI 另外,也有的流過卷線的電流之時間變化量和卷線 兩端所感應的電壓的比值來表示,即 E=LdI
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(一)分類
電感器一般可分為: 電源濾波扼流圈、交流扼流圈(包 括電感線圈)和飽和扼流圈等. 1.電源濾波扼流圈. 電源濾波扼流圈主要用於平滑整流后的直流成分,減小 其波紋電壓,以滿足電子設備對直流電源的要求. 2.交流扼流圈. 交流扼流圈用於交流回路中,作為平衡,鎮流,限流和濾 波等感性元件來使用.
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