电容和电感区别
分析电感和电容之间的关系

分析电感和电容之间的关系电感和电容是电路中常见的两种元件,它们在电子设备中发挥着重要的作用。
本文将对电感和电容之间的关系进行分析,探讨它们相互之间的影响以及在电路中的应用。
一、电感和电容的基本概念和特性电感和电容都属于被动元件,分别用来存储和释放电磁场能量。
电感通过将电流产生磁场来存储电能,而电容则通过在两个导体之间存储电荷来存储电能。
在交流电路中,电感和电容具有不同的特性。
电感对交流电具有阻抗,即随着频率的增加而增加。
而电容对交流电具有导纳,即随着频率的增加而减小。
这使得电感和电容可以在电路中起到不同的作用。
二、电感和电容的互补关系电感和电容在一些情况下也存在互补关系,可以相互抵消或增强对电路的影响。
1. 互补抵消:当电感和电容并联连接时,它们可以相互抵消,从而减小或甚至消除电路的总阻抗。
这在滤波电路中很常见,通过合理设计电感和电容的数值,可以达到对特定频率的信号进行滤波的效果。
2. 互补增强:当电感和电容串联连接时,它们可以相互增强,从而增大电路的总阻抗或导纳。
这在谐振电路中常见,通过合理选择电感和电容的数值,可以实现对特定频率的信号放大或增强的效果。
三、电感和电容在电路中的应用电感和电容在电路中有着广泛的应用,下面将分别介绍它们在不同电路中的作用。
1. 电感的应用:- 电源滤波器:电感可以用来过滤电源中的高频噪声,提供干净的电源信号给其他电路模块,以保证电路的正常工作。
- 变频器:电感可以用于变频器中的电能转换,将直流电能转化为交流电能或改变交流电的频率。
- 信号传输:电感可以用于信号传输系统中,通过调节电感的数值来调整信号的幅度和频率。
2. 电容的应用:- 耦合和解耦:电容可以用来耦合不同电路模块之间的信号,实现信号的传递和共享。
同时,电容也可以用来解耦,隔离不同电路模块的干扰信号。
- 滤波器:电容可以用来构建滤波电路,通过选择不同数值的电容来滤除特定频率的信号,使得输入信号更加稳定。
- 能量存储:电容可以用来存储电能,在需要短时间内释放大量电能的场景中发挥重要作用。
物理学概念知识:电容和电感

物理学概念知识:电容和电感电容和电感是电学中常见的两个重要概念,它们在电路、通讯、能量转换等领域都扮演着重要的角色。
本文将从电容和电感的定义、原理及其在实际应用中的应用举例等方面进行详细阐述。
一、电容的定义和原理电容是指在电路中能够储存电荷的一种装置,通常由两个导体板之间隔以电介质而构成,如平行板电容器、球形电容器等。
电容的单位为法拉(F),其中1法拉等于1库仑/伏,即在1伏特电压下,1库仑的电荷能够存储在电容器中。
电容的原理是基于电介质介电常数的概念,介电常数是描述介质对电场强度影响的一个参数。
当两个导体板之间的电介质填充后,其介电常数不同于空气或真空,所以导电板之间的电场强度就会减弱。
因此,在外加电压的作用下,导体板上就会储存电荷,这就是电容的原理。
二、电感的定义和原理电感是指在电路中能够储存磁能量的一种元件,通常由线圈等导体制成。
而电感的单位为亨(H),其中1亨等于1秒/安培,即在1安培的电流下,1秒的时间内在电感中储存的磁能量。
电感的原理是基于磁感应定律,根据磁感线在闭合线圈中的情况,可以得出闭合线圈中磁场的大小和方向。
当线圈中有电流流过时,就会产生磁通量,这就是电感储存磁能的原理。
三、电容和电感的区别虽然电容和电感都是能量储存器,但是它们却有着很大的区别。
首先,电容储存的是电荷能量,而电感储存的则是磁能量。
其次,电容对电流的改变有很高的响应速度,而电感对电流的改变响应较慢。
最后,电容可以让交流信号通过,而电感却可以抵消掉交流信号。
四、电容和电感的实际应用举例电容和电感的实际应用非常广泛,下面将从通讯、能量转换、电路等角度举例说明。
1、通讯:在通讯系统中,电容和电感分别用于信号的滤波和匹配。
使用电容器可以过滤掉高频噪声信号从而提高信噪比,而使用电感器可以匹配阻抗,实现信号强度的最大输出。
2、能量转换:电容和电感在能量转换中也发挥着重要的作用。
例如,在直流电源与交流电网之间需要一个更好的能量转换器来升高或降低电压,此时电容、电感等电路元件可以升高能量效率,提高能源利用率,减少功率损失。
交流电路中的电感与电容

表示两个线圈之间互感能力的一个物理量,简称互感。它是两个线圈中互感电动势与其中一个线圈中电流变化率 的比值,单位是亨利(H)。
串联和并联电感特性
串联电感特性
在交流电路中,当两个或两个以上的电感线圈串联时,总电感等于各电感之和。即串联电感具有“总 电感等于各电感之和”的特性。
并联电感特性
在交流电路中,当两个或两个以上的电感线圈并联时,总电感小于任何一个单独的电感线圈的电感值 。即并联电感具有“总电感小于任何一个单独的电感线圈的电感值”的特性。
并联电容特性
并联电容器组的等效电容量等于各个 电容器的电容量之和。当并联电容器 组中任一电容器开路时,整个电容器 组将失效。
充放电时间常数计算
充电时间常数
电容器充电时电压上升的速度与 时间之间的关系称为充电时间常 数。充电时间常数等于电容器的 电容量与充电电流的乘积。
放电时间常数
电容器放电时电压下降的速度与 时间之间的关系称为放电时间常 数。放电时间常数等于电容器的 电容量与放电电流的乘积。
电感作用
电感在交流电路中具有阻碍电流变化的作用,当电流增大时,电感产生自感电 动势阻碍电流增大;当电流减小时,电感则释放储存的磁能,维持电流继续流 动。
电容定义及作用
电容定义
电容是指两个相互靠近的导体,中间夹一层不导电的绝缘介 质所构成的电子元件。当在两个导体上施加电压时,它们之 间就会储存电荷,形成电场。
电容作用
电容在交流电路中具有储存电能和滤波的作用。当电路中的 电压或电流发生变化时,电容可以吸收或释放能量,以平滑 电路中的波动。同时,电容还可以阻止直流电流的通过,允 许交流电流通过。
单位与符号表示
电感单位
电感的单位是亨利(H),常用 单位还有毫亨(mH)、微亨(
电容与电感的性质知识点总结

电容与电感的性质知识点总结在电子电路的世界里,电容和电感是两个非常重要的元件,它们具有独特的性质,对电路的性能和功能起着至关重要的作用。
接下来,让我们一起深入了解一下电容与电感的性质。
一、电容的性质电容,简单来说,就是能够储存电荷的元件。
它由两个导体极板以及中间的绝缘介质组成。
1、电容的定义式电容(C)等于电荷量(Q)与极板间电压(U)的比值,即 C = Q / U 。
这意味着,给定一个电容,当加上一定的电压时,它所能储存的电荷量是固定的。
2、电容的单位电容的单位是法拉(F),但在实际应用中,常用的单位还有微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)。
3、电容的充电与放电当电容连接到电源时,它会充电,电流逐渐减小,直到电容两端的电压等于电源电压,充电完成。
而当电容与负载连接时,它会放电,释放储存的电荷。
4、电容对电流的阻碍作用电容对交流电流呈现出一定的容抗(Xc),容抗的大小与电容值(C)和交流信号的频率(f)有关,其计算公式为 Xc = 1 /(2πfC) 。
频率越高,容抗越小,电容对电流的阻碍作用就越小;反之,频率越低,容抗越大,电容对电流的阻碍作用就越大。
5、电容的储能特性电容储存的能量(W)等于 1/2 × C × U²。
在充电过程中,电能被转化为电场能储存起来;放电时,电场能又被释放出来。
6、电容在滤波电路中的应用由于电容对交流信号的频率特性,它常被用于滤波电路中。
例如,在电源电路中,通过并联一个大电容,可以滤除低频噪声,使输出电压更加稳定;而在音频电路中,通过串联或并联不同电容,可以调整音频信号的频率响应。
7、电容的串联与并联多个电容串联时,总电容的倒数等于各个电容倒数之和;多个电容并联时,总电容等于各个电容之和。
二、电感的性质电感,是能够储存磁能的元件,通常由线圈组成。
1、电感的定义电感(L)是指当通过线圈的电流发生变化时,线圈产生的自感电动势(ε)与电流变化率(ΔI /Δt)的比值,即 L =ε /(ΔI /Δt) 。
电容器和电感器精选全文

电容器和电感器1 电容器电容器是电路中的储能元件,一般在电子电路中起滤波、旁路、耦合、调谐、波形变换以及产生脉冲等作用。
电容器根据其电容量结构可分为固定电容器、可调电容器和微调电容器;根据其介质材料可分为纸介电容器、云母电容器、瓷介电容器、玻璃秞电容器、有机薄膜电容器、电解电容器和空气介质电容器等。
电容器的类别、特点及用途见表1所示。
表1 电容器的类别、特点及用途类别名称特点及用途纸介及密封纸介电容器(筒形或管形) 体积小,容量大,电感量及损耗大,介质易老化,用于低频电路小型及密封型金属化纸介电容器(立式或卧式) 体积小,容量大,受高压冲击后当电压恢复正常时,电容器仍能工作纸介电容器油浸密封金属化纸介电容器(立式矩形) 容量大,耐压高,漏电量小,用于要求高的场合云母电容器云母电容器(包括密封型) 体积小,稳定性好,耐压高,漏电及损耗均小,但容量不大,宜用于高频电路低压及小型瓷介电容器体积小,绝缘电阻高,损耗小,稳定性高,容量小,可用于高频电路;温度系数有正有负,可用于温度补偿微调瓷介电容器电容量可以调节,可用于高频电路作微调瓷介电容器圆片铁电瓷介电容器体积小,容量大,温度系数大,不稳定,可作旁路用玻璃秞电容器玻璃釉电容器(包括小型) 体积小,能在200~250℃高温下工作,抗潮性好薄膜电容器聚苯乙烯、聚丙烯及涤纶电容器等电气性能好,在很宽的频率范围内性能稳定,介质损耗小,但温度系数大电解电容器电解电容器(包括密封型、小型及纸壳电解电容器等) 容量大,正负极不能接错,绝缘电阻小,漏电及损耗大,宜用于电源滤波及音频旁路(1).电容器的型号电容器的型号组成如下:序号(用数字表示,以区别产品外形尺寸及性能指标)分类及特征(用数字或字母表示)材料(用字母表示)主称(用字母表示)电容器的型号命名法见表2 。
表2 电容器的型号命名法第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 主称 材料 特征符号 意义 符号 意义 符号 意义 符号意义序号C 高频瓷介 LS 聚碳酸脂T 铁介I 玻璃釉 Q 漆膜 W 微调O 玻璃膜 H 纸膜复合J 金属化Y 云母 D 铝电解 X 小型V 云母纸 A 钽电解 S 独石Z 纸介 G 合金电解 D 低压J 金属化纸介 N 铌电解 M 密封B 聚苯乙烯 T 低频瓷介Y 高压BB 聚丙烯 M 压敏 C 穿心式BF 聚四氟乙烯 E 其它材料G 高功率 C 电容器L 涤纶(聚脂)包括品种、尺寸代号、温度特征、直流工作电压、标称值、允许误差、标准代号实例1 聚丙烯电容器 CBB28C BB28序号(塑壳环氧树脂灌封)分类(非密封)材料(聚丙烯)主称(电容器)实例2 小型金属化纸介电容器CJX-250-0.33-±10℅(2)电容器的标称电容量标称电容量是生产厂家在电容器上标注的电容量。
《电容和电感》课件

用于储存电能,常用于应急电源、蓄电池等场合。
储能元件
用于抑制电磁干扰,提高电子设备的电磁兼容性。
电磁干扰抑制
04
CHAPTER
电容和电感在电路设计中的应用
电容器可以吸收电路中的交流成分,起到滤波作用,使电路中的直流成分通过。
滤波作用
电容器可以存储电荷,在电路中提供瞬时大电流,如闪光灯等。
储能作用
瓷介电容器、薄膜电容器、电解电容器、纸质电容器等。
种类
具有固定容量,容抗与频率成反比,主要用于滤波、耦合、旁路等。
特性
容量较小,介质常数较高,稳定性较好。
瓷介电容器
容量较大,介质损耗较小,绝缘性能好。
薄膜电容器
容量较大,内阻较小,适用于低频交流电路。
电解电容器
容量较小,介质损耗较大,适用于高频电路。
在信号传输过程中,电容器可以将前级信号传递给后级电路,同时隔断直流成分。
耦合作用
电感器对交流信号具有阻碍作用,而对直流信号则可视为短路。
阻交流、通直流
在电源电路中,电感器可构成扼流圈,用于抑制电磁干扰和射频干扰。
扼流圈
在振荡器和调谐器中,电感器是关键元件,用于确定振荡频率。
调谐电路
相位补偿
在复杂电路中,电容和电感可以相互补偿,以实现电路的相位平衡。
《电容和电感》ppt课件
目录
电容和电感的基本概念电容的种类和特性电感的种类和特性电容和电感在电路设计中的应用电容和电感的测量与检测
01
CHAPTER
电容和电感的基本概念
电容是存储电荷的物理量,表示电容器容纳电荷的本领。
定义
充电和放电
隔直流通交流
当电容器两端加上电压时,电容器内部产生电荷,实现充电;当电压移除时,电荷释放,实现放电。
电容与电感电容的充放电与电感的作用

电容与电感电容的充放电与电感的作用电容与电感:电容的充放电与电感的作用电容(Capacitor)和电感(Inductor)是电路中常见的两种元件,它们在电路中起着不同的作用。
本文将从电容的充放电和电感的作用两个方面进行论述。
一、电容的充放电电容是一种能够存储电荷的元件。
当电容器接入电路后,会发生充电和放电的过程。
电容的充放电过程可以用以下公式来描述:Q = CV其中,Q表示电容器中存储的电荷量,C表示电容的电容量,V表示电容器两端的电压。
根据这个公式,我们可以看出电容的充放电过程与电荷量、电容量和电压之间存在着密切的关系。
1.1 充电过程电容器在充电过程中,接入电源后,电流会通过电解质或介质,将正电荷存储在一个极板上,负电荷存储在另一个极板上,使得电容器两端产生电压。
在开始的时候,充电过程是比较快速的,随着电容器两端电压的上升,充电速度逐渐减缓,最终达到与电源电压相等的稳态。
1.2 放电过程电容器在放电过程中,与电源分离后,其内部储存的电荷开始释放。
放电过程可以通过一个简单的电路模型来描述,该模型包含一个电容和一个电阻。
放电过程中,电荷从电容器通过电路中的电阻流向地。
放电速度与电容的电容量和电压之间呈负相关关系,电容量越大,电压越高,放电过程越慢。
二、电感的作用电感是一种能够存储磁能的元件。
当电流通过电感时,会在电感的周围产生磁场,而磁场储存了电感的能量。
电感的作用涉及到了储存能量和限制电流两个方面。
2.1 储存能量电感能够储存能量的原因在于磁场的产生。
当电流通过电感时,电感的磁场会储存一定的能量。
而这种储存的能量可以在电流变化时释放出来,从而实现能量的转换。
2.2 限制电流电感在电路中还起到了限制电流的作用。
当电路中存在电感时,电感会限制电流的变化速率。
换句话说,电感会阻碍电流的急剧变化,使得电流稳定地流过电路。
这种限制电流变化的作用可以用于稳定电源电压、防止电路的过电流等。
总结:电容和电感作为电路中常用的两种元件,分别具有存储电荷和存储能量的特性。
电容与电感课件ppt

旁路去耦
总结词
电容在电路中具有去耦的作用,能够消除电路中的自激振荡和噪声干扰。
详细描述
在电子电路中,常常通过在关键部位增加适当的去耦电容来消除自激振荡和噪声干扰。去耦电容能够旁路掉电源 中的高频噪声,提高电路的信噪比和稳定性。
能量存储
总结词
电容作为一种储能元件,能够存储电能并在需要时释放。
详细描述
电容的能量存储特性
能量存储
电容可以存储电能。当电压升高时,电容充电并存储能量。当电压降低时,电 容放电并释放能量。
储能计算
电容所储存的能量可以用以下公式表示:E = 1/2CV²,其中C是电容的电容量 ,V是电容两端的电压。
03
电容的应用
滤波稳压
总结词
电容在滤波稳压电路中发挥着重要的作用,能够平滑输出电 压,提高稳定性。
应用场景
扼流圈广泛应用于各种电子设备中 ,如电源、音频设备等,用于稳定 电流和防止电磁干扰。
变压器
定义
变压器是一种利用电磁感应原理 改变交流电压的装置。
工作原理
变压器由两个或多个绕组组成, 当一个绕组上施加交流电压时, 磁场在另一个绕组上产生感应电
动势,从而改变电压的大小。
应用场景
变压器广泛应用于电力系统和电 子设备中,如电源、电机控制、 音频设备等,用于升压、降压、
制造工艺上的联系与差异
总结词
电容和电感的制造工艺既有联系又有差异。
详细描述
它们的基本结构都是由导线绕制成线圈,但 电容的导线之间是并联关系,而电感的导线 之间则是串联关系。此外,电容的内部填充 物通常为绝缘材料,而电感的内部则可能填
充磁性材料。
THANKS。
电容的物理意义
电容的主要作用是储存电能。
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电容电容(或电容量, Capacitance)指的是在给定电位差下的电荷储藏量;记为C,国际单位是法拉(F)。
一般来说,电荷在电场中会受力而移动,当导体之间有了介质,则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上;造成电荷的累积储存,最常见的例子就是两片平行金属板。
也是电容器的俗称。
电容(或称电容量)是表征电容器容纳电荷本领的物理量。
我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量,叫做电容器的电容。
电容器从物理学上讲,它是一种静态电荷存储介质(就像一只水桶一样,你可以把电荷充存进去,在没有放电回路的[1]情况下,刨除介质漏电自放电效应/电解电容比较明显,可能电荷会永久存在,这是它的特征),它的用途较广,它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。
主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、隔直流等电路中。
电容的符号是C。
C=εS/d=εS/4πkd(真空)=Q/U在国际单位制里,电容的单位是法拉,简称法,符号是F,常用的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)(皮法又称微微法)等,换算关系是:1法拉(F)= 1000毫法(mF)=1000000微法(μF)1微法(μF)= 1000纳法(nF)= 1000000皮法(pF)。
电子电路中,只有在电容器充电过程中,才有电流流过,充电过程结束后,电容器是不能通过直流电的,在电路中起着“隔直流”的作用。
电路中,电容器常被用作耦合、旁路、滤波等,都是利用它“通交流,隔直流”的特性。
那么交流电为什么能够通过电容器呢?我们先来看看交流电的特点。
交流电不仅方向往复交变,它的大小也在按规律变化。
电容器接在交流电源上,电容器连续地充电、放电,电路中就会流过与交流电变化规律一致(相位不同)的充电电流和放电电流。
电容器的选用涉及到很多问题。
首先是耐压的问题。
加在一个电容器的两端的电压超过了它的额定电压,电容器就会被击穿损坏。
一般电解电容的耐压分档为6.3V,10V,16V,25V,50V等。
电感电感是指线圈在磁场中活动时,所能感应到的电流的强度,单位是“亨利”(H)。
也指利用此性质制成的元件。
电感器(电感线圈)和变压器均是用绝缘导线(例如漆包线、纱包线等)绕制而成的电磁感应元件,也是电子电路中常用的元器件之一,相关产品如共模滤波器等。
电感简介diàn’gǎn [INDUCTOR] ,复数:INDUCTORS 电感器(电感线圈)和变压器均是用绝缘导线(例如漆包线、纱包线等)绕制而成的电磁感应元件,也是电子电路中常用的元器件之一,相关产品如共模滤波器等。
编辑本段自感与互感自感当线圈中有电流通过时,线圈的周围就会产生磁场。
当线圈中电流发生变化时,其周围的磁场也产生相应的变化,此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势(电动势用以表示有源元件理想电源的端电压),这就是自感。
互感两个电感线圈相互靠近时,一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈,这种影响就是互感。
互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合的程度,利用此原理制成的元件叫做互感器。
编辑本段电感器的作用与电路图形符号(一)电感器的电路图形符号电感器是用漆包线、纱包线或塑皮线等在绝缘骨架或磁心、铁心上绕制成的一组串联的同轴线匝,它在电路中用字母"L"表示,左图是其电路图形符号,右图是实物图。
(二)电感器的作用电感器的主要作用是对交流信号进行隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐电感器的图形符号振电路。
电感器的种类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(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。
同时对电感器有外部屏蔽的成为屏蔽电感器,线圈裸立式、卧式电感露的一般称为非屏蔽电感器。
固定式电感器又分为空心电子表感器、磁贴片电感心电感器、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。
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。
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。
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、隔离电感电感器、被偿电感器等。
振荡电感器又分为电视机行振荡线圈、东西枕形校正线圈等。
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。
编辑本段电感器的主要参数电感器的主要参数有电感量、允许偏差、品质因数、分布电容及额定电流等。
电感量电感量也称自感系数,是表示电感器产生自感应能力的一个物理量。
环形电感电感器电感量的大小,主要取决于线圈的圈数(匝数)、绕制方式、有无磁心及磁心的材料等等。
通常,线圈圈数越多、绕制的线圈越密集,电感量就越大。
有磁心的线圈比无磁心的线圈电感量大;磁心导磁率越大的线圈,电感量也越大。
电感量的基本单位是亨利(简称亨),用字母"H"表示。
常用的单位还有毫亨(mH)和微亨(μH),它们之间的关系是:1H=1000mH 1mH=1000μH允许偏差允许偏差是指电感器上标称的电感量与实际电感的允许误差值。
一般用于振荡或滤波等电路中的电感器要求精度较高,允许偏差为±0.2%~±0.5%;而用于耦合、高频阻流等线圈的精度要求不高;允许偏差为±10%~15%。
品质因数品质因数也称Q值或优值,是衡量电感器质量的主要参数。
它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。
分布电容分布电容是指线圈的匝与匝之间、线圈与磁心之间存在的电容。
电感器的分布电容越小,其稳定性越好。
额定电流额定电流是指电感器有正常工作时反允许通过的最大电流值。
若工作电流超过额定电流,则电感器就会因发热而使性能参数发生改变,甚至还会因过流而烧毁。
电感的相关阅读共模电感与铁基纳米晶合金1、引言随着开关型电源在工业和家用电器中越来越多的应用,电器之间的相互干扰成为日益严重的问题,电磁环境越来越为人们所关心。
电磁干扰有很多种类,其中在30MHz以下的共模干扰是非常重要的一类,它们主要以传导方式传播,对仪器的安全正常运行造成很大危害,必须加以控制。
通常在输入端附加共模滤波器,以减轻外界共模干扰通过电源线进入仪器,同时防止仪器产生的共模干扰进入电网。
共模滤波器的核心是带有软磁铁芯的共模电感,其性能的高低决定了滤波器的水平。
2、共模噪声和共模电感共模噪声主要是各种开关器件在导通和关断时产生的,可分解为不同的谐波形式,具有比较宽的频谱范围。
对于30MHz以下的干扰信号,一般通过传导方式传播。
共模电感由软磁铁芯和两组同向绕制的线圈组成,如图1所示。
对差模信号,由于两组线圈产生的磁场方向相反,故相互抵消,铁芯不被磁化,对信号没有抑制作用。
对于共模信号,由于两组线圈产生的磁场不是抵消,而是相互叠加,因此铁芯被磁化。
由于铁芯材料的高导磁率,铁芯将产生一个大的电感,线圈的阻抗使共模信号的通过受到抑制。
3、共模电感器件性能与材料性能的关系为了使共模干扰更有效地滤除,共模电感首先应具有足够大的电感量,因而铁芯材料具有高导磁率是对共模电感的最基本要求。
另一方面,铁芯材料的频率特性也是决定器件性能的一个关键因素。
由于共模干扰具有较宽的频谱,而铁芯对共模干扰的阻抗只在某一特定频段具有最大值。
所以,为了滤除某个波段的共模干扰,铁芯频率特性应使器件的阻抗在该波段与后面的电路具有最大的不匹配,以对共模干扰产生足够大的损耗(称为插入损耗)。
对于共模信号而言,共模电感可以等效为电阻和电感的串联,此时器件的总阻抗为:其中:为铁芯导磁率实部引起的与纯电感有关的感抗。
为铁芯导磁率虚部引起的与损耗有关的阻抗。
L0为空心电感的电感量。
在实际的共模电感中,XL形成对共模干扰的反射,而XR是由于铁芯损耗等被吸收消耗的部分。
这两部分都形成了对共模干扰的抑制。
因此,共模电感铁芯的总阻抗代表了器件抑制共模干扰的能力。
共模电感铁芯供应商大多使用阻抗(或者做成器件后的插入损耗)与频率的关系表示产品的频率特性。
材料的导磁率与频率的关系比较复杂。
一般地,导磁率实部随频率的升高而降低;导磁率虚部开始较低,在某个频率(称为截止频率)有峰值,如何又随频率而下降。
应当注意,器件阻抗随频率的变化规律和导磁率的规律不同,因为阻抗除了决定于导磁率以外,还与频率有关。
一般地,共模电感的阻抗及其频率特性决定于铁芯尺寸、材料特性、线圈匝数等因素。
4、纳米晶合金的优势为了得到对共模干扰最佳的抑制效果,共模电感铁芯必须具有高导磁率、优良的频率特性等。
从前绝大多数采用铁氧体作为共模电感的铁芯材料,它具有极佳的频率特性和低成本的优势。
但是,铁氧体也具有一些无法克服的弱点,例如温度特性差、饱和磁感低等,在应用时受到了一定限制。
近年来,铁基纳米晶合金的出现为共模电感增加了一种优良的铁芯材料。
铁基纳米晶合金的制造工艺是:首先用快速凝固技术制成厚度大约20-30微米的非晶合金薄带,卷绕成铁芯后经过进一步加工形成纳米晶。
与铁氧体相比,纳米晶合金具有一些独特的优势:? 高饱和磁感应强度:铁基纳米晶合金的Bs达1.2T,是铁氧体的两倍以上。
作为共模电感铁芯,一个重要的原则是铁芯不能磁化到饱和,否则电感量急剧降低。
而在实际应用中,有不少场合的干扰强度较大(例如大功率变频电机),如果用普通的铁氧体作为共模电感,铁芯存在饱和的可能性,不能保证大强度干扰下的噪声抑制效果。
由于纳米晶合金的高饱和磁感应强度,其抗饱和特性无疑明显优于铁氧体,使得纳米晶合金非常适用于抗大电流强干扰的场合。
? 高初始导磁率:纳米晶合金的初始导磁率可达10万,远远高于铁氧体,因此用纳米晶合金制造的共模电感在低磁场下具有大的阻抗和插入损耗,对弱干扰具有极好的抑制作用。
这对于要求极小泄漏电流的抗弱干扰共模滤波器尤其适用。
在某些特定场合(如医疗设备),设备通过对地电容(如人体)造成泄漏电流,容易形成共模干扰,而设备本身又对此要求极严。
此时使用高导磁率的纳米晶合金制造共模电感可能是最佳选择。
此外,纳米晶合金的高导磁率可以减少线圈匝数,降低寄生电容等分布参数,因而将由于分布参数引起的在插入损耗谱上的共振峰频率提高。