原创 磁珠、电感、电容

2007-11-6 22:09 4567 8 8 分类: 模拟

       磁珠的作用要从其结构来着手分析,磁珠的结构可以看成一个电阻和电感的串接(许多人容易把它和电感混淆,它和电感的区别就在于多了电阻的分量)。其作用主要是在高频率下利用电感成分反射噪声,利用电阻成分把噪音转换成热量,由此达到抑制噪声的作用。使用方法比较简单,直接插入信号线、电源线中就可以通过吸收、反射来实现抑制噪声和执行EMC对策的功能。


电感的作用


滤波用的。一般电感量较小,防止它饱和。 如果单纯为了后面的开关电源,意义不大.    如果与开关电源输入并列有其他设备,则能对其他设备起到滤波作用(PI型滤波).

防止它饱和?防止什么饱和?饱和会有什么后果? 我的意思是,这样的电感,一般电感量较小,防止磁心饱和因为里面存在很大的直流成分,如果电感量大了,就容易饱和。饱和之后就没有滤波效果了。

如果不用电感呢可不可以将电感取消掉?

6:

取消后可能会增加干扰。

 

多大的电感量不会饱和,不是一个绝对的值。不同的材料、体积、形状的铁心,即使电感量一样,饱和电流也不一样。如果要增加电感量,就要增加圈数,而圈数多了,同样电流下产生的磁场就大,因而铁心就可能会饱和。为了避免铁心饱和,这样的电感一般是在磁导率较小的铁心上,绕比较少的圈数。

另外你看磁珠,一般只有很少的圈数,例如半圈,为了防止铁心饱和就是一个原因。

答 :是画的空心电感我画的是个空心电感,用2.5的铜线绕内径为6、圈数是7圈半的电感。

11:

空心电感就可以不用考虑铁心饱和的问题了^_^

答 :

可不可以这样理解?加了一个电感,主要的并不是为本电源,而是为了用同一个外部电源的其它用电设备而加的。

答 :

总之对两边都有一定的好处^_^

答 :

是滤波作用因为开关电源利用的是PWM都是百K级的频率,而且是开关状态产生高次谐波干扰,高次谐波干扰对电网和电路都是污染,因此要滤掉,利用电感的通低频隔高频和电容的通高频隔低频滤掉高次谐波,因此要在开关电源中串入电感,并上电容,电感等效电阻Rl=2*PI*f*L,电容等效电阻Rc=1/(2*PI*f*C),一般取电感10-50mH(前提是电感不能磁饱和),电容取0.047uF,0.1uF等,假设电感取10mH,电容取0.1uF,则对于1MHz的谐波干扰,电感Rl=2*3.14*1Meg*10mH=62.8Kohm,电容Rc=1/(2*3.14*1Meg*0.1uF)=1.59ohm。显然,高频信号经过电感后会产生很大的压降,通过电容旁路到地,从而滤掉两方面的杂波,一个是来自电源电路,一个是来自电力网。

15:

呵呵,按楼主说的那个电感,肯定不会有mH级的。

16:


17:

没有,顶多几个uH

 

 除电阻外,电容(Capacitor)是第二种最常用的元件。电容的主要物理特征是储存电荷。由于电荷的储存意味着能的储存,因此也可说电容器是一个储能元件,确切的说是储存电能。两个平行的金属板即构成一个电容器。电容也有多种多样,它包括固定电容,可变电容,电解电容,瓷片电容,云母电容,涤纶电容,钽电容等,其中钽电容特别稳定。电容有固定电容和可变电容之分。固定电容在电路中常常用来做为耦合,滤波,积分,微分,与电阻一起构成RC充放电电路,与电感一起构成LC振荡电路等。可变电容由于其容量在一定范围内可以任意改变,所以当它和电感一起构成LC回路时,回路的谐振频率就会随着可变电容器容量的变化而变化。一般接受机电路就是利用这样一个原理来改变接收机的接收频率的。

           电感是用线圈制作的,它的作用多是扼流滤波和滤除高频杂波,它的外形有很多种:有的像电阻、有的像二极管、有的一看上去就是线圈。通常只有像电阻的那种电感才能读出电感值,因为只有这种有色环,其它的就没有了。贴片电感的外形和数字标识型贴片电阻是一样的,只是它没有数字,取而代之的是一个小圆圈。由于电感的使用数量不是太多,故大家只要了解一下就行了。另外在一定意义上说各种变压器其实都是由电感器组成的。

       电容的容抗与频率成反比,频率愈高容抗愈小,电感相反频率愈高感抗愈大,因此他们可使不同频率的讯号走不同的路径,例如低扼圈可阻止交流成分通过以得较平稳的直流电源,滤波电容可使交流成分旁路,电容与电感串联后对谐振频率有最小阻抗,电容与电感并联后对谐振频率有最大阻抗,前者可作陷波器,后者可作收音机调台。

电感作用
基本作用:滤波、振荡、延迟、陷波等


形象说法:“通直流,阻交流”


细化解说:在电子线路中,电感线圈对交流有限流作用,它与电阻器或电容器能组成高通或低通滤波器、移相电路及谐振电路等;变压器可以进行交流耦合、变压、变流和阻抗变换等。


由感抗XL=2πfL 知,电感L越大,频率f越高,感抗就越大。该电感器两端电压的大小与电感L成正比,还与电流变化速度△i/△t

电感线圈也是一个储能元件,它以磁的形式储存电能,储存的电能大小可用下式表示:WL=1/2 Li2 。


可见,线圈电感量越大,流过越大,储存的电能也就越多。


电感的符号
电感量的标称:直标式、色环标式、无标式


电感方向性:无方向
检查电感好坏方法:用电感测量仪测量其电感量;用万用表测量其通断,理想的电感电阻很小,近乎为零。

电感在电路最常见的功能就是与电容一起,组成LC滤波电路。我们已经知道,电容具有“阻直流,通交流”的本领,而电感则有“通直流,阻交流”的功能。如果把伴有许多干扰信号的直流电通过LC滤波电路(如图),那么,交流干扰信号将被电容变成热能消耗掉;变得比较纯净的直流电流通过电感时,其中的交流干扰信号也被变成磁感和热能,频率较高的最容易被电感阻抗,这就可以抑制较高频率的干扰信号。


LC滤波电路
在线路板电源部分的电感一般是由线径非常粗的漆包线环绕在涂有各种颜色的圆形磁芯上。而且附近一般有几个高大的滤波铝电解电容,这二者组成的就是上述的 LC滤波电路。另外,线路板还大量采用“蛇行线+贴片钽电容”来组成LC电路,因为蛇行线在电路板上来回折行,也可以看作一个小电感



1)定义或解释

自感对正弦交流电的阻碍作用,叫做感抗。

(2)单位

感抗的单位是欧姆。

(3)说明

①当交流电通过电感线圈的电路时,电路中产生自感电动势,阻碍电流的改变,形成了感抗。自感系数越大则自感电动势也越大,感抗也就越大。如果交流电频率大则电流的变化率也大,那么自感电动势也必然大,所以感抗也随交流电的频率增大而增大。交流电中的感抗和交流电的频率、电感线圈的自感系数成正比。在实际应用中,电感是起着“阻交、通直”的作用,因而在交流电路中常应用感抗的特性来旁通低频及直流电,阻止高频交流电。

②在纯电感电路中,电感线圈两端的交流电压(u)和自感电动势(εL)之间的关系是u=-εL,而εL =-Ldi/dt,所以u=Ldi/dt。正弦交流电作周期性变化,线圈内自感电动势也在不断变化。当正弦交流电的电流为零时,电流变化率最大,所以电压最大。当电流为最大值

时,电流变化率最小,所以电压为零。由此得出电感两端的电压位相超前电流位相π/2 (如图)。

在纯电感电路中,电流和电压的频率是相同的。电感元件的阻抗就是感抗(XL=ωL=2πfL),它和ω、L都成正比。当ω=O时则XL =O,所以电感起“通交、阻直”或者“通低频,阻高频”的作用。

③在纯电感电路中,感抗不消耗电能,因为在任何一个电流由零增加到最大值的1/4周期的过程中,电路申的电流在线圈附近将产生磁场,电能转换为磁场能储藏在磁场里,但在下一个1/4周期内,电流由大变小,则磁场随着逐渐减弱,储藏的磁场能又重新转化为电能返回给电源,因而感抗不消耗电能(电阻发热忽略不计)。


电气回路的主要组成部分有电阻、电容和电感.电感具有抑制电流变化的作用,并能使交流电移相.把具有电感作用的绕线式的静止感应装置称为电抗器。
电力系统中所采取的电抗器,常见的有串联电抗器和并联电抗器。串联电抗器主要用来限制短路电流,也有在滤波器中与电容器串联或并联用来限制电网中的高次谐波。


周 期


交流电完成一次完整的变化所需要的时间叫做周期,常用T表示。周期的单位是秒(s),也常用毫秒(ms)或微秒(us)做单位。1s=1000ms,1s=1000000us。


频 率


交流电在1s内完成周期性变化的次数叫做频率,常用f表示。频率的单位是赫(Hz),也常用千赫(kHz)或兆赫(MHz)做单位。1kHz=1000Hz,1MHz=1000000Hz。交流电频率f是周期T的倒数,即
f =1/T


电 容


电容是衡量导体储存电荷能力的物理量。在两个相互绝缘的导体上,加上一定的电压,它们就会储存一定的电量。其中一个导体储存着正电荷,另一个导体储存着大小相等的负电荷。加上的电压越大,储存的电量就越多。储存的电量和加上的电压是成正比的,它们的比值叫做电容。如果电压用U表示,电量用Q表示,电容用C表示,那么
C=Q/U
电容的单位是法(F),也常用微法(uF)或者微微法(pF)做单位。1F=106uF,1F=1012pF。
电容可以用电容测试仪测量,也可以用万用电表欧姆档粗略估测。欧姆表红、黑两表笔分别碰接电容的两脚,欧姆表内的电池就会给电容充电,指针偏转,充电完了,指针回零。调换红、黑两表笔,电容放电后又会反向充电。电容越大,指针偏转也越大。对比被测电容和已知电容的偏转情况,就可以粗略估计被测电容的量值。在一般的电子电路中,除了调谐回路等需要容量较准确的电容以外,用得最多的隔直、旁路电容、滤波电容等,都不需要容量准确的电容。因此,用欧姆档粗略估测电容量值是有实际意义的。但是,普通万用电表欧姆档只能估测量值较大的电容,量值较小的电容就要用中值电阻很大的晶体管万用电表欧姆档来估测,小于几十个微微法的电容就只好用电容测试仪测量了。


容 抗


交流电是能够通过电容的,但是电容对交流电仍然有阻碍作用。电容对交流电的阻碍作用叫做容抗。电容量大,交流电容易通过电容,说明电容量大,电容的阻碍作用小;交流电的频率高,交流电也容易通过电容,说明频率高,电容的阻碍作用也小。实验证明,容抗和电容成反比,和频率也成反比。如果容抗用XC表示,电容用C表示,频率用f表示,那么
XC=1/(2πfC)
容抗的单位是欧。知道了交流电的频率f和电容C,就可以用上式把容抗计算出来。


电 感


电感是衡量线圈产生电磁感应能力的物理量。给一个线圈通入电流,线圈周围就会产生磁场,线圈就有磁通量通过。通入线圈的电源越大,磁场就越强,通过线圈的磁通量就越大。实验证明,通过线圈的磁通量和通入的电流是成正比的,它们的比值叫做自感系数,也叫做电感。如果通过线圈的磁通量用φ表示,电流用I表示,电感用L表示,那么
L= φ/I
电感的单位是亨(H),也常用毫亨(mH)或微亨(uH)做单位。1H=1000mH,1H=1000000uH。


感 抗


交流电也可以通过线圈,但是线圈的电感对交流电有阻碍作用,这个阻碍叫做感抗。电感量大,交流电难以通过线圈,说明电感量大,电感的阻碍作用大;交流电的频率高,交流电也难以通过线圈,说明频率高,电感的阻碍作用也大。实验证明,感抗和电感成正比,和频率也成正比。如果感抗用XL表示,电感用L表示,频率用f表示,那么
XL= 2πfL
感抗的单位是欧。知道了交流电的频率f和线圈的电感L,就可以用上式把感抗计算出来。


阻 抗


具有电阻、电感和电容的电路里,对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示。阻抗由电阻、感抗和容抗三者组成,但不是三者简单相加。如果三者是串联的,又知道交流电的频率f、电阻R、电感L和电容C,那么串联电路的阻抗

阻抗的单位是欧。
对于一个具体电路,阻抗不是不变的,而是随着频率变化而变化。在电阻、电感和电容串联电路中,电路的阻抗一般来说比电阻大。也就是阻抗减小到最小值。在电感和电容并联电路中,谐振的时候阻抗增加到最大值,这和串联电路相反。


相 位


相位是反映交流电任何时刻的状态的物理量。交流电的大小和方向是随时间变化的。比如正弦交流电流,它的公式是i=Isin2πft。i是交流电流的瞬时值,I是交流电流的最大值,f是交流电的频率,t是时间。随着时间的推移,交流电流可以从零变到最大值,从最大值变到零,又从零变到负的最大值,从负的最大值变到零,,如图3甲所示。在三角函数中2πft相当于角度,它反映了交流电任何时刻所处的状态,是在增大还是在减小,是正的还是负的等等。因此把2πft叫做相位,或者叫做相。


图3
如果t等于零的时候,i并不等于零,公式应该改成i=Isin(2πft+ψ),如图3乙所示。那么2πft+ψ叫做相位,ψ叫做初相位,或者叫做初相。


相位差


两个频率相同的交流电相位的差叫做相位差,或者叫做相差。这两个频率相同的交流电,可以是两个交流电流,可以是两个交流电压,可以是两个交流电动势,也可以是这三种量中的任何两个。
例如研究加在电路上的交流电压和通过这个电路的交流电流的相位差。如果电路是纯电阻,那么交流电压和电流电流的相位差等于零。也就是说交流电压等于零的时候,交流电流也等于零,交流电压变到最大值的时候,交流电流也变到最大值。这种情况叫做同相位,或者叫做同相。如果电路含有电感和电容,交流电压和交流电流的相位差一般是不等于零的,也就是说一般是不同相的,或者电压超前于电流,或者电流超前于电压。
加在晶体管放大器基极上的交流电压和从集电极输出的交流电压,这两者的相位差正好等于180°。这种情况叫做反相位,或者叫做反相。


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