电感课件 final

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1、电感,1.电感的基本知识及基本参数 2.电感的分类、命名标识 3.电感的制程及工艺 4.变压器及其种类、特性、设计知识 5.电感的应用 6.电感常见失效模式及其原因 7.电感的测试项目、测试方法 8.Derating标准,1. 电感的基本知识及基本参数 1.1电感的基本知识 电感器是应用电磁感应原理制成的元件。通常分为两类：一类是应用自感作用的电感线圈， 另一类是应用互感作用的变压器。 电感线圈是用导线在绝缘骨架上单层或多层绕制而成的一种电子器件，（也有少数不用骨架的 线圈）。单层绕组有间绕和密绕两种形式。多层绕组与分层平绕、乱绕、蜂房式绕等多种形式。 为了增加电感量和Q值并缩小体积，线圈中常

2、放置软磁性材料制作的磁芯或硅钢片制作的铁芯， 故有空心、磁芯、铁芯线圈之分。 电感在电路中常用字母L表示，电感量的单位是亨利，简称为亨，以字母H表示。 1H=103 Mh(毫亨)=106H(微亨) 1.2 电感线圈的基本参数 1.2.1 电感量及精度 线圈电感量的大小，主要决定于线圈的直径、匝数及有无铁芯等。电感线圈的用途不同，所需 要的电感量也不同。例如，在高频电路中，线圈的电感量一般为0.1UH100UH。 电感的精度，即实际电感量与要求电感量之间的误差，对它的要求视用途而定。对振荡线圈要 求较高，为0.20.5 。对耦合线圈和高频扼流要求较低，允许1015。对于某些精度很高的 场合，一般

3、只能在绕制后用仪器测试，通过调节靠近边沿的线匝间距或线圈中的磁芯位置来实现。 1.2.2 线圈的品质因数 品质因数Q用来表示线圈的损耗的大小，高频线圈通常为50300。对调谐回路线圈的Q值要求较高，用 高Q值的线圈与电容组成的谐振电路有更好的谐振特性；用低Q值线圈与电容组成的谐振电路，其谐振特性 不明显。对耦合线圈，要求可以低一些，对高频扼流圈和低频扼流圈，则无要求。Q值的大小，影响回路的,选择性、效率、滤波特性以及频率的稳定性。一般均希望Q值大，但提高线圈的Q值并不是一件很容易的事，因此 根据实际使用场合，对线圈的Q值提出适当的要求。线圈的品质因数为： Q=L/R 式中： ：工作角频。 L：

4、线圈的电感量。 R：线圈的总损耗电阻，它是由直流电阻、高频电阻(由集肤效应和邻近效应引起)介质损耗 等所组成。 为了提高线圈的品质因数Q，可以采用镀银铜线，以减小高频电阻；用多股的绝缘线代替具有同样总 截面的单股线，以减少集肤效应；采用介质损耗小的高频瓷为骨架，以减小介质损耗。采用磁芯虽增加 了磁芯的损耗，但可以大大减小线圈匝书，从而减小导线直流电阻，对提高线圈Q值有利。 1.2.3 固有电容 线圈绕组的匝与匝之间存在着分布电容，多层绕组层与层间，也都存在着分布电容。这些分布电容可以等效 成一个与线圈并联的电容C0。该电容的存在使线圈的工作频率受到限制，Q值也下降。 图示的等效电路图，实际为一

5、由L、R和C0组成的并联谐振电路， 其谐振频率 ，称为线圈的固有频率。 为了保证线圈有效电感量的稳定，使用电感线圈时， 都使其工作频率远低于线圈的固有频率。 为了减小线圈的固有电容，可以减少线圈骨架的直径，用洗导线绕制线圈，或采用间绕法、蜂房式绕法。 1.2.4 线圈的稳定性 电感量相对于温度的稳定性，用电感的温度系数L表示。,式中L2和L1分别是温度为t2和t1时的电感量。 对于经过温度循环变化之后，电感量不再恢复到原来值的这种不可逆变化，用电感的不稳定 系数表示 L=(L-Lt)/L 式中L和Lt分别为原来和温度循环变化后的电感量。 温度对电感量的影响，主要是因为导线受热膨胀，使线圈产生几

6、何变形而引起的。减小这一 影响的方法，可采用热法(绕制时将导线加热，冷却后导线收缩，以保证导线紧紧贴合在骨架上) 温度增大时，线圈的固有电容和漏电损耗增加，也会降低线圈的稳定性。改进的方法是，将线圈 用防潮物质浸渍或用环氧树脂密封，浸渍后由于浸渍材料的介电常数比空气大，其线匝间的分布 电容增大。同时，还引入介质损耗，影响Q值。 1.2.5 额定电流 主要是对高频扼流圈和大功率的谐振线圈而言。对于在电源滤波电路中常用的低频阻流圈，额 定电流也是一个重要参数。,2. 电感线圈的种类及命名 2.1电感线圈的种类 2.1.1根据电感的结构分 电感线圈通常也分为固定电感、微调电感、色码电感。 2.1.1

7、.1 固定电感 这种电感有高频扼流圈、低频扼流圈等。高频扼流圈有蜂房式结构，电感量在2.510mH之 间。如收音机中的中段高频扼流圈，也有较粗铜线或镀银铜线采用平绕或间绕方式制成的圈数少， 电感量小，入收音机中的短波段高频扼流圈。低频扼流圈是在绕好的空心线圈插入铁芯(硅钢片) 而成的大电感量的电感器，其电感量一般为微亨，常用在音频或电源滤波电路中。 2.1.1.2 微调电感 这种电感线圈，一般都有插入磁芯，通过改变磁芯在线圈中的位置调节电感量的大小。如电 视机中的行振荡线圈，带螺纹磁芯的高频扼流圈等。 2.1.1.3 色码电感 这是一种小型的固定电感器，它是一种磁芯线圈，是将线圈饶在软磁铁氧体

8、的基体（磁芯） 上，再用环氧树脂或塑料封装，并在其外壳上标以色环或直接用数字表明电感量（见图1.33所 示）。若标以色环，其电感量的识别与色环电阻一样，数字和颜色的对应关系是一样的，要注意 的是第三条色环是表示有效数字乘以10的乘方100109，单位是微亨。这种电感线圈的工作频率为 10KHz200MHz，电感量一般为0.133000H。高频采用镍锌铁氧体材料，低频多用锰锌铁氧体 材料。国产小型电感器就是用这种“色码电感”，不过国产的色码电感通常都印有数字及字母。 电感量标称值按E12系列分别有1、1.2、1.5、1.8、2.2、2.7、3.3、3.9、4.7、5.6、6.8、,8.2乘以10

9、-1、100、101、102 所得的数值。 2.1.2 根据电感在电路中的作用分 A.驱动变压器、逆变压器(厂内料号以79A开头), B.电源变压器（厂内料号以80A开头）， C.电感、线性线圈（厂内以73A开头）， D.消磁线圈、旋转线圈（厂内以750A1697开头） 其中厂内以73A开头的电感又分为固定电感、电源滤波器和色码电感 2.1.3 根据电感的制作工艺分 A.非贴片电感， B.贴片电感 2.2 电感器的型号命名方法 2.2.1 电感线圈的型号目前有两种表示方法，用汉语拼音或用阿拉伯数字并列组成 电感线圈以字母组成的型号、代号及其意义， 如图所示。 2.2.2 中周(中频变压器)的型

10、号 该型号由三部分组成，代号及其意义如图,中周的代号如下 2.2.3 变压器型号 变压器型号由三部分组成，见下图。,3. 电感的制程及工艺 此部分主要介绍电感线圈的绕制方法，线圈在骨架上的绕法可以分为单层绕法和多层绕法两 种。 3.1 单层绕法是将线匝单层分布于线圈骨架的圆柱表面 单层绕法有间绕和密绕两种，用语高频谐振电路的线圈，都采用间绕法。这种绕法减小了线圈 的固有电容，具有较高的品质因数Q和稳定性。在中、短波范围内用的谐振线圈，都采用单层密绕。 3.2 电感量为几百微亨以上的线圈，都可采用多层绕法 多层绕法又分为多层密绕和蜂房式绕法两种。前者是线匝一层层地紧密排列，其分布电容较大； 后者

11、线匝间不是平行排列，而是具有一定的角度，其分布电容较小，但绕制时需要蜂房式绕线机。 一般的高频扼流圈，由于要求有较大的电感量和较小的体积，而对电感量的精度、Q值及稳定性要 求不高，都采用多层密绕法。对于在高压、大功率下运行的谐振电路，绕制电感线圈时，必须考 虑线匝承受的电流值和线间的耐压。同时还应注意线圈的发热。,4. 变压器及其种类、特性、设计知识 变压器是将两组或两组以上的线圈绕在同一个线圈骨架上，或绕在同一个铁芯上制成的。若 线圈是空心的，称为空芯变压器。若在绕好的线圈中插入铁氧体磁芯的便称为铁氧体磁芯变压 器。如果在线圈中插入铁芯，则称为铁芯变压器。 4.1 变压器的种类 根据工作频率

12、不同，变压器可分为高频变压器、中频变压器和低频变压器。 4.1.1 低频变压器 低频变压器可分为音频变压器与电源变压器两种，在电路中有可分为输入变压器、输出变压 器、级间偶合变压器、推动变压器及线间变压器等。这类变压器是铁芯变压器，其结构形式多采 用芯式或壳式结构，大功率变压器以芯式结构为多，小功率变压器常采用以壳式结构为多。一般 芯式铁芯有两个线包，壳式铁芯仅有一个线包。 4.1.2 中频变压器 中频变压器（又称为中周变压器）使用范围从几KHz到几十MHz。一般变压器仅仅利用电磁感应 原理，而中频变压器除此之外还运用了并联谐振原理。因此，中频变压器不仅具有普通变压器变 换电压、电流及阻抗的特

13、性，它还具有谐振于某一固定频率的特性。在超外差收音机中，它起到 了选频和偶合作用，在很大程度上决定了灵敏度、选择性和通频带等指标。其谐振频率在调幅式 接收机中为465KHZ，调频半导体收音机中频变压器的中心频率为10.7MHZ100KHZ。 中频变压器内部结构一般采用工帽形或螺纹调杆形结构，并用金属外壳作屏蔽罩，在磁帽顶端涂有色 漆，以区别于外形相同的中频变压器和振荡线圈。 4.1.3高频变压器 高频变压器又称耦合线圈和调谐线圈，如天线线圈和振荡线圈都是高频变压器。,4.2 变压器的特性 4.2.1 变压器的变压比 如果忽略铁芯、线圈的损耗，变压器电路有以下关系 U1/U2=N1/N2=n 式

14、中：n称变压比。 4.2.2 变压器电流与电压的关系 若不考虑变压器的损耗，则有 U1I1=U2I2 或 U1/U2=I2/I1 4.2.3 变压器的阻抗变换关系 设变压器初级输入阻抗为Z1，次极负载阻抗为Z2，根据欧姆定律可导出 Z1/Z2=(U1/U2)2 如果把阻抗之比写成变压比的关系，则有 Z1/Z2=n2 或 Z1=n2Z2，Z2=Z1/n2 可见，负载阻抗Z2在初级线圈的两端来看是n2Z2，即变压器有变换阻抗的作用。当n1时， 从初级来看，负载阻抗比Z2小n2倍，当n1时，从初级来看，负载阻抗比Z2大n2倍。用这种方法可 将负载阻抗变换为所需大小的阻抗，以满足电路阻抗的匹配。因此，

15、这种变压器实际上是阻抗变 压器。 4.2.4 变压器的效率 以上分析中都假设变压器本身是没有损耗的，实际上损耗总是存在的。 变压器的损耗主要有以下两个方面：,-铜损。变压器线圈大部分是用铜线绕制成的。由于导线存在着电阻，通过电流时，就要发 热，消耗能量，使变压器效率降低。 -铁损。主要来自磁滞损失和涡流损失。变压器初级通上交流电后，由于这种电流的大小和方 向在不断地变化，因而初级线圈感应的磁力线的多少和方向，也不断的跟着变化，磁 力线变化的结果，引起了铁芯内部物质分子间的摩擦与碰撞。这种摩擦与碰撞，反过 来又使磁力线的变化受到阻滞，而跟不上电流的变化，这种现象称为磁滞。铁芯内部 物质分子间的摩

16、擦与碰撞产生热量（使铁芯发热），这种热量靠消耗一定的电能转化 的，所以将这种损耗称为磁滞损耗。 根据电磁感应规律可知，当变压器线圈通过电流时，铁芯就有磁力线通过，而铁芯也是导电 体，因此就在与磁力线方向垂直的铁芯平面内，感应出旋涡状的电流称为涡流。铁芯的截面积越 大，涡流就越大。涡流在铁芯内流动，使铁芯发热消耗一部分电能，称为涡流损耗。为了减少磁 滞损耗，变压器铁芯通常采用导磁率高（容易磁化）而磁滞小的软磁性材料制作，如含有34%硅 的硅钢、磁性瓷、坡膜合金等。为了减少涡流损耗，通常把铁芯沿磁力线平面切成薄片，使其相 互绝缘，割断涡流。铁芯一般采用厚度为0.35mm左右的硅钢片迭合制作。 磁滞和涡流的影响，都是随着频率的增高而增高的。因此，在高频和中频变压器中，铁芯都 是用铁粉芯制成。铁粉芯是用相互绝缘的小颗粒铸压而成的，它可以更有效的减小涡流，所用材 料也比普通硅钢片有更高的导磁率和更小的磁滞。 在变压器的损耗中，除了铜损和铁损外，还有漏磁损耗。漏磁是指初级线圈感应出的磁力线， 不是全部同次级线圈