|电感怎么掌握?读懂本文就够了
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一提到电感 , 不少做设计的同事就发憷 , 因为不知道电感要怎么用选 。
很多时候 , 就像薛定谔的猫一样:只有打开了盒子 , 才知道猫是不是死的 。 只有电感实际在电路中焊上去 , 用起来了 , 才知道用的对不对 , 用的好不好 。
为什么电感这么难搞?因为电感涉及到电磁场 , 而电磁场的相关理论 , 磁电之间的转化 , 往往是最难理解的 。
电感的原理 , 什么楞次定律 , 右手法则等等 , 咱们就不讨论了 。
其实电感的使用 , 我们应该关注的 , 仍然是电感的几个基本参数:电感值、额定电流、谐振频率、品质因数(Q值) 。
说起电感值 , 大家都好理解 , 电感嘛 , 第一眼关注到的 , 就是它的“电感值”了 。 关键是 , 我们要理解 , 电感值代表了什么 。
电感值代表了什么呢?电感值代表的是 , 如果值越大 , 表明这个电感 , 它能存储的能量越多 。
然后我们就要考虑的是 , 电感值大或者小 , 它存储的能量多或者少 , 有什么作用 。 在什么场合下电感值要大 , 什么应用下电感值要小 。
同时明白了电感值的概念后 , 结合电感的理论公式 , 就可以明白电感的制造中 , 哪些影响电感的值 , 要如何增大或减小它 。
额定电流也很简单 , 就像电阻一样 , 因为电感是串联在电路中的 , 它上面必然会流过电流 。 而允许经过的电流值的大小 , 就是额定电流 。
谐振频率就不怎么好理解了 , 要明白 , 实际使用的电感 , 必然不是理想的元器件 。 它会有等效电容、等效电阻等参数 。
谐振频率就是指 , 在这个频率以下 , 电感的物理特性表现还像电感的样子 , 在这个频率以上 , 它的表现就不再像电感了 。
【|电感怎么掌握?读懂本文就够了】品质因数(Q值)就更让人感觉困惑 。 其实品质因数就是指 , 在某一信号频率下 , 一个信号周期内 , 电感存储的能量和电感造成的能量损失之比 。
这里需要注意的就是 , 品质因数是在某一特定频率下得到的 。 所以当我们说某个电感Q值高的时候 , 其实是指它在某个频率点 , 或某些频率段 , 比其他电感的Q值高 。
理解了这些概念 , 再把这些概念带到应用中来 。
电感在应用上 , 总的来讲分为3大类:功率用电感 , 高频用电感 , 普通用电感 。
首先谈下功率电感 。
功率电路中使用的是功率电感 。 在功率用电感中 , 最需要关注的往往是电感值 , 额定电流值 。 谐振频率和品质因数 , 通常不需要太关心 。
为什么呢?
因为功率电感往往都是应用在低频、大电流的场合 。
回想下通常升压电路或者降压电路中 , 电源模块的开关频率是多少?是不是只有几百K , 快一点的开关频率也只有几M 。 通常来说 , 这个值是远远低于功率电感的自谐振频率的 。 所以不需要关心谐振频率 。
同样的 , 在开关功率电路中 , 最终输出的是直流电流 , 交流分量其实占比很小 。
举个例子 , 1W的BUCK电源输出 , 其中直流分量占85% , 有0.85W , 交流分量占15% , 为0.15W 。
假设使用的功率电感 , 品质因数Q是10 , 因为根据电感的品质因数的定义 , 是电感存储的能量 , 与电感消耗的能量之比 。 而电感要存储能量 , 直流分量可不行 , 得交流分量才能起作用 。
那么这个电感造成的交流损耗只有0.015W , 占总功率的1.5% 。 因为功率电感的Q值都比10大很多 , 所以通常就不怎么关心这个指标了 。
再来谈谈高频电感 。
高频电路中使用的就是高频电感 , 在高频电路中 , 通常来说电流不大 , 但需要使用的频率很高 。 所以电感关键的指标项 , 就变成了谐振频率和品质因数了 。
谐振频率和品质因数 , 都是跟频率强相关的特性 , 跟它们对应的 , 往往上都会有一张频率特性曲线图 。
这张图一定要看懂 , 要知道谐振频率特性的阻抗图里 , 最低点就是谐振频率点 , 会在品质因数的频率特性图里 , 查出不同频率对应的品质因数值 。 看是否能满足自己应用的需求 。
对于普通用电感 , 主要还是看不同的应用场景 , 是使用在电源滤波电路中 , 还是用在信号滤波器上面 , 信号频率多少 , 电流多大等等 , 针对不同的场景 , 关注其不同的特性 。
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