电感、磁珠、变压器

1、第三章 电感、磁珠、变压器1、电感和变压器定义：电感是衡量线圈产生电磁感应能力的物理量，导线内通过交流电流时，在导线的内部及其周围产生交变磁通，导线的磁通量与产生此磁通的电流之比。电感线圈中流过变化的电流时，不但在自身两端产生感应电压，而且能使附近的线圈中产生感应电压，这一现象叫互感。两个彼此不连接但又靠近，相互间存在电磁感应的线圈叫变压器。变压器是一种用于电能转换的电器设备，它可以把一种电压、电流的交流电能转换成相同频率的另一种电压、电流的交流电能；2、电感和变压器用途：由感抗XL=2fL 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

2、成正比，这关系也可用下式表示： 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，电流越大，储存的电能也就越多。主要用途如下：（差/共模）滤波、谐振、隔交通直、选频、阻抗变换、陷波、延迟、阻流（阻高频或低频）、变压（升压/降压）、开关（继电器）等；3、色环电感识别: 色环电感分为四色环和五色环，先说四色环,顾名思义，就是用四条有颜色的环代表感值大小:棕1 红2 橙3 黄4 绿5 蓝6 紫7 灰8 白9黑0精度：J=5% K=10% M=20%, 表示误差电感各色环表示意义如下：第一条色环：感值的第一位数字；第二条色环：感值

3、的第二位数字；第三条色环：10的幂数；第四条色环：误差表示。插件的色环电感读法：同色环电阻的标示；电感量：0.1uH22MH, 尺寸：0204、0307、0410、0512, 豆形电感：0.1uH22MH, 尺寸：0405、0606、0607、0909、0910 ； 电感单位：亨（H）、毫亨(mH)、微亨（uH）、纳亨（nH），1H=103mH=106uH=109nH; 4、常用电感种类汇总：（一）按结构分类电感器按其结构的不同可分为线绕式电感器和非线绕式电感器（单层、多层、蜂窝式、多层片状、印刷电感等），还可分为固定式电感器和可调式电感器。按贴装方式分：有贴片式电感器，插件式电感器。同时对电

4、感器有外部屏蔽的成为屏蔽电感器，线圈裸露的一般称为非屏蔽电感器。固定式电感器又分为空心电感器、磁心电感器、铁心电感器等，根据其结构外形和引脚方式还可分为立式同向引脚电感器、卧式轴向引脚电感器、大中型电感器、小巧玲珑型电感器和片状电感器等。可调式电感器又分为磁心可调电感器、铜心可调电感器、滑动接点可调电感器、串联互感可调电感器和多抽头可调电感器。（二）按工作频率分类电感按工作频率可分为高频电感器、中频电感器和低频电感器。高频电感器技术上差距较大，许多厂商的产品不成熟，常用比较可信的主要是捷比信高频电感。空心电感器、磁心电感器和铜心电感器一般为中频或高频电感器，而铁心电感器多数为低频电感器。（三）

5、按用途分类电感器按用途可分为振荡电感器、校正电感器、显像管偏转电感器、阻流电感器、滤波电感器、隔离电感器、被偿电感器，同时对需要通过大电流等情况会使用到捷比信功率电感器。振荡电感器又分为电视机行振荡线圈、枕形校正线圈等。显像管偏转电感器分为行偏转线圈和场偏转线圈。阻流电感器（也称阻流圈）分为高频阻流圈、低频阻流圈、电子镇流器用阻流圈、电视机行频阻流圈和电视机场频阻流圈等。滤波电感器分为电源（工频）滤波电感器和高频滤波电感器等。 变压器的种类变压器可以根据其工作频率、用途及铁心形状等进行分类。（一）按工作频率分类变压器按工作频率可分为高频变压器、中频变压器和低频变压器。（二）按用途分类变压器按其

6、用途可分为电源变压器、音频变压器、脉冲变压器、恒压变压器、耦合变压器、自耦变压器、隔离变压器等多种。（三）按铁心（或磁心）形状分类变压器按铁心（磁心）形状可分为E型变压器、C型变压器和环型变压器。5、电感介绍：产品名称:叠层片式铁氧体电感产品说明:漏磁小，不产生耦合，可靠性高无引线，不产生跟踪性，适合高密度表面贴装优良的可焊性及耐热冲击性，适合波峰焊及回流焊叠层片式铁氧体电感-叠层片式铁氧体电感是先进的多层印刷技术及超细铁氧体制造技术完美的结合物，它设计精巧、性能优越，满足了现代表面贴装技术的需要，是一种新型的片状电感元件，广泛应用于各类通讯设备、办公自动化设备上 ,VCD/DVD、数码相机、

7、电脑、数字电视、机顶盒产品名称:叠层片式甚高频电感产品说明:高自谐振频率叠层独石结构，具有高可靠性优良的焊接性和耐焊性，适合于回流焊和波峰焊叠层片式甚高频电感- VHF系列电感采用低温烧结陶瓷材料与Ag导体共烧，形成独石结构，专为高频应用而设计，在高频段具有高Q值、高自谐振频率的特点，低感量范围内，其电感量偏差极小. 移动电话、寻呼机、PHS和PDA, 各种高频回路, 抑制各种高频杂波; 产品名称:铁氧体芯系列/陶瓷芯系列 (军用)产品说明:体积小，适合高密度表面贴装采用端电极结构，很好地抑制了引线引起的寄生元件效应，具有高可靠性优良的焊接性和耐焊性更好的频率特性和更强的抗干扰能力 铁氧体芯系

8、列-绕线型片式电感器是对传统电感器进行技术改进，缩小体积，把引线改为适合表面贴装的端电极结构，是采用高精度的线圈骨架及高超的绕线技术相结合的完美结合物. 产品应用于移动通信、PDA, 各种高频回路, 抑制各种高频杂波； 产品名称:插件型可调电感 / 贴片型信号分配器/ 空心线圈/ 自粘线圈产品说明:结构简单，性能卓越，工作频率高线材广，电流可以做得大这些电感类型主要用于：高频电路、感应接受、调焦、磁卡、磁头、手机振动、硬盘驱动马达； LBS MS HC PB PIN PS产品名称:功率电感系列产品说明:大电流屏蔽结构适合于表面贴装高效率及高饱和电流 这几种主要差别在高度和电流方面LBS/PS系

9、列功率电感器是具有超薄尺寸，屏蔽结构，电极底部平整，适合表面贴装。主要应用于：移动通信，笔记本电脑，DC/DC转换;MS系列功率电感器是具有大电流，屏蔽结构，电极粘附在磁芯底部，适合于表面贴装和回流焊。主要应用于：笔记本电脑，LCD电视， DC/DC转换，办公自动化设备;HC系列功率电感器是具有屏蔽结构且超薄，适合于表面贴装.主要应用于：移动通信，笔记本电脑，LCD电视，录像机，DC/DC转换;PBO（S）系列功率电感器是具有大电流，PBS系列屏蔽结构，适合于表面贴装,其中PB O（S）1608采用陶瓷镀金基座，其它采用LCP塑料基座。主要应用于：移动通信，笔记本电脑，LCD电视，录像机，DC

10、/DC转换;PIN小尺寸，大电流,主要应用于：移动通信，笔记本电脑，LCD电视，录像机，DC/DC转换;电感的计算公式:加载电感的计算公式XL=2fL ,阻抗(ohm) = 2 * 3.14159 * F(工作频率) * 电感量(mH) 电感量(mH) = 阻抗 (ohm) (2*3.14159) F (工作频率) 绕线圈数:圈数 = 电感量* ( 18*圈直径(吋) + ( 40 * 圈长(吋) 圈直径 (吋)例题：设定需用阻抗: 360ohm 电感：360 (2*3.14159) 7.06 = 8.116mH圈数 = 8.116 * (18*2.047) + (40*3.74) 2.047

11、 = 19 圈空心电感计算公式:空心电感计算公式：L(mH)=(0.08d.d.N.N)/(3D+9W+10H)(d-线圈直径, N-线圈匝数, D-线径, H-线圈高度, W-线圈宽度, 单位分别为毫米和mH)电感主要性能参数:电感的频率特性，阻抗频率特性，温度频率特性，Q值频率特性Q值；是衡量电感器件的主要参数。是指电感器在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。电感器的Q值越高，其损耗越小，效率越高。 电感器品质因数的高低与线圈导线的直流电阻、线圈骨架的介质损耗及铁心、屏蔽罩等引起的损耗等有关;是一串联谐振电路，它由电容C、电感L和由电容的漏电阻与电感的线电阻R所组

12、成。此电路的复数阻抗Z为三个 元件的复数阻抗之和Z=R+jL+(-j/C)=R+j(L-1/C) (上式电阻R是复数的实部，感抗与容抗之差是复数的虚部，虚部我们称之为电抗用X表示, 是外加信号的角频率)当X=0时，电路处于谐振状态,此时感抗和容抗相互抵消了，即式中的虚部为零，于是电路中的阻抗最小。因此电流最大，电路此时是一个纯电阻性负载电路，电路中的电压与电流同相。电路在谐振时容抗等于感抗，所以电容和电感上两端的电压有效值必然相等; 电容上的电压有效值UC=I*1/C=U/CR=QU 品质因素Q=1/CR，这里I是电路的总电流。电感上的电压有效值UL=LI=L*U/R=QU 品质因素Q=L/R

13、。因为：UC=UL 所以Q=1/CR=L/R, 电容上的电压与外加信号电压U之比UC/U= （I*1/C）/RI=1/CR=Q, 感上的电压与外加信号电压U之比UL/U= LI/RI=L/R=Q, 从上面分析可见，电路的品质因素越高，电感或电容上的电压比外加电压越高.电路的选择性：图1电路的总电流I=U/Z=U/R2+(L-1/C)21/2=U/R2+(L0/0-0/C0)21/2 0是电路谐振时的角频率。当电路谐振时有：0L=1/0C 所以I=U/R2+0L(/0-0/)21/2= U/R2+R2(0L/R)2(/0-0/)21/2= U/R1+Q2(/0-0/)21/2因为电路谐振时电路的

14、总电流I0=U/R, 所以I=I0/1+Q2(/0-0/)21/2有：I/I0=1/1+Q2(/0-0/)21/2作此式的函数曲线。设(/0-0/)2=Y. 这里有三条曲线，对应三个不同的Q值，其中有Q1Q2Q3。从图中可看出当外加信号频率偏离电路的谐振频率0 时， I/I0均小于1。Q值越高在一定的频偏下电流下降得越快，其谐振曲线越尖锐。也就是说电路的选择性是由电路的品质因素Q所决定的，Q值越高选择性越好。6、变压器介绍： 产品名称:通信变压器/ XDSL变压器产品说明:体积小工作频率高贴装性能好 主要用途：模块电源、笔记本电脑、移动电话、电话计费机、多路电话计费机、控交换机、电话机、通讯及

15、家用电器等薄型 逆变器 共/差模滤波器 DC-DC 变压器 常模扼流线圈 高压逆变器 Dc-Dc变压器 普通变压器产品名称:其它变压器系列产品说明:变压器的最基本型式，包括两组绕有导线之线圈，并且彼此以电感方式称合一起。当一交流电流(具有某一已知频率)流于其中之一组线圈时，于另一组线圈中将感应出具有相同频率之交流电压，而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链之程度阻抗变换、变压（升压/降压）、开关（继电器）逆变器-是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220v50HZ正弦或方波）。应急电源，一般是把直流电瓶逆变成220v交流的。共/差模滤波器-共模:两根铜线绕向一致 ,差模:两根铜线

16、绕向相反. 共/差模电感也是起EMI滤波的作用，用于抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射。变压器-用于电能转换的电器设备，它可以把一种电压、电流的交流电能转换成相同频率的另一种电压、电流的交流电能；变压器用途：变压器是一种变换交流电的静止电气设备。变压器的作用是改变电压.既可以将发电站发出的电升为高压，以减少在输电中的损失，便于长途输送电力。也可以在用电的地方，将高压电逐次降低电压，送给用户使用，各种类型变压器的特性大同小异；变压器电压比：U1:U2=N1:N2变压器效率：在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值，叫做变压器的效率，即=(P2P1)x100%式中为变压器的效率;P1为输

17、入功率，P2为输出功率.功率的估算: 电源变压器传输功率的大小，取决于铁芯的材料和横截面积。所谓横截面积，不论是形壳式结构，或是形芯式结构（包括形结构），均是指绕组所包裹的那段芯柱的横断面（矩形）面积。在测得铁芯截面积之后，即可按2估算出变压器的功率。式中的单位是27、磁珠介绍: 产品名称:普通型磁珠/ 大电流型磁珠 / 尖峰型磁珠 / 低频高阻型磁珠 /片式磁珠排 / 宽频扼流线圈磁珠产品说明:有较好的电极强度、抗弯强度、耐热性和可焊性，适用于回流焊和波峰焊 普通型磁珠-广泛应用于数据传输线、信号线、电源部分及回路的抗干扰大电流型磁珠-用于电源滤波尖峰型磁珠-在某一频率区域内，其阻抗急剧上升

18、，从而在特定的频率区域内可获得较高的衰减效果而对信号不产生影响。产品广泛应用于计算机及其外围总线、通讯设备、数字视听产品和摄录一体机低频高阻型磁珠-高阻磁珠在低频下具有高的“R”值，能有效阻止波形的衰减。产品广泛应用于笔记本电脑、数码相机等的抗干扰片式磁珠排-将多个磁珠集成在一起，同分立磁珠之间在性能方面具有可换性，适用于多条线路的安装，大大提高了安装效率和安装密度，并提高了线路的可靠性和一致性. 产品应用在HDTV、计算机I/O线、液晶显示器外围总线、打印机、传真机等;宽频扼流线圈磁珠-频带比较宽它可以在不频段表现不同阻值；如：50M- 150欧姆，100M- 200欧姆, 150M- 30

19、0欧姆;特性曲线：在等效电路中，R代表由于铁氧体材料的损耗(主要是磁损耗)以及导体线圈的殴姆损耗而引起的等效电阻;C是导体线圈的寄生电容。等效电路的阻抗Z可以表达为Z=RjX,其中X是电抗，Z、R、X都是频率f的函数。片式铁氧体磁珠的|Z|、R、X随频率f变化的典型曲线。从这些曲线可以看出：|Z|、R、X随频率的提高而上升，直至由寄生电容C引起的自谐振频率X迅速下降，并由感性转为容性。在自谐振频率处,|Z|达到最大值。利用铁氧体磁珠|Z|f曲线的特征,可以达到让低频信号通过而同时抑制高频噪声的目的。值得注意的是,高频噪声的能量是通过铁氧体磁矩与晶格的耦合而转变为热能散发出去的,并非将噪声导入地

20、或阻挡回去,如旁路电容器那样。因而，在电路中安装铁氧体磁珠时,不需要为它设置接地点。这是铁氧体磁珠的突出优点之一铁氧体磁珠相关定义：1.初始磁导率i初始磁导率是磁性材料的磁导率(B/H)在磁化曲线事始端的极限值,即i=1/0 lim:H0 B/H式中为0真空磁导率(410-7H/m)H为磁场强度(A/m)B磁通密度(T)2.有效磁导率e:在闭合磁路中,如果漏磁可忽略,可以用有效磁导率来表征磁芯的性能。e=L/0N2*Le/Ae式中L为装有磁芯的线圈的电感量(H)N为线圈匝数Le为有效磁路长度(m)Ae为有效截面积(m2)3.饱和磁通密度Bs(T):磁化到饱和状态的磁通密度4.剩余磁通密度Br(

21、T)从饱和状态去除磁场后,剩余的磁通密度5.矫顽力He(A/m)从饱和状态去除磁场后,磁芯继续被反向磁场磁化,直至磁通密度减为零,此时的磁场强称为矫顽力。6.损耗因素tan根据因数是磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗三者之和 tan=tanh+tane+tanr式中tanh为磁滞损耗因数tane为涡流损耗因数tanr为剩余损耗因数7.相对损耗因数tan/u相对损耗因数是损耗因数与磁导率之比:tan/ui(适用于材料)tan/ue(适用于磁路中含有气隙的磁芯)8.品质因数Q品质因数为损耗因数的倒数:Q=1/tan9.温度因数u(1/K)温度系数为温度在T1和T2范围内变化时,每变化1K相应的磁导率的相

22、对变化量:u=U2-U1/U1*1/T2-T1(T2T1)式中U1为温度为T1时的磁导率U2为温度为T2时的磁导率10.相对温度系数ur(1/K)温度系数和磁导率之比,即ur=U2-U1/(U2)2*1/T2-T1(T2T1)1.居里温度Tc()在该温度下材料由铁磁性(或亚铁磁性)转变顺磁性12.减落因数DF:在恒温下,完全退磁的磁芯的磁导率随时间的衰减变化,即DF=U1-U2/logT2-T1*1/(U1)2(T2T1)式中U1为退磁后T1分钟的磁导率 U2为退磁后T2分钟的磁导率13.电阻率(/m)具有单位截面积和单位长度的磁性材料的电阻。14.密度d(kg/m3)单位体积材料的重量,即d=W/V式中W为磁芯的重量 (kg)V为磁芯的体积(m3)15.功率损耗Pc(KW/m3、W/KG)磁芯在高磁场密度下的单位体积损耗或单位重量损耗。该磁通密度可表示为Bm=E/4.44fNAe式中E为施加在线圈上的电压有效值(V)Bm为磁通密度的峰值 (T)f为频率(Hz)N为线圈匝数Ae为有效截面积(m2)目前。功率损耗的常用测量方法包括乘积电压表法和波形记忆法16.电感因数AL(nH/N2)电感因数定义为具有一定形状和尺寸的磁芯上