电感变压器选型与应用详解

磁心选择
环形磁芯 环形磁芯对制造商来说是最经济的；由于使用骨架，附加的费用和组装费用基 本为零；需要时它可以使用机器进行绕制；它所带来的屏蔽效果也很不错。
E型磁芯
平面E型磁芯通过增大外表面面积大大扩展了磁芯的体积，降低了高度。其散 热非常好，也可以几付磁芯叠加应用于更大功率的场合；这种磁芯形状现在应 用最广。但漏感较大。
如何选型？ 如何提参数？
磁性器件设计思路
磁性元件的分析和设计比电路设计复杂得多，要得到唯一的答案是困难 的。因为要涉及到许多因素，因此设计结果绝不是唯一合理的。考虑的不仅 是最小体积，最低成本，或最高效率，还要包含结构、工艺、散热以及干扰 等设计。高频开关电源的很多麻烦是由于磁性元件工艺、结构不合理引起的。
平面变压器


特点：
1.产品呈平板状、体积小、厚度小，符合电源的模块化发展趋势; 3.工作频率高，功率密度大。平板变压器能设计为高频变压器,提供一种既经济又好的变 压器模块。它可工作在100kHz~2000kHz之间。因为平板变压器元件的尺寸很小，它具 有极好的温度耗散特性，所以能和有关的半导体器件和电感紧密地封装在一起，实现高 功率密度。 4.工作效率高，可达98%~99%。调节漏电感，使它能具有很快的开关时间，很低的交叉 损耗，就能使它达到很高的效率。这种变压器副边绕组和原边绕组之间的匝间传导损耗 是很小的。 5.极好的热耗散特性。平板变压器是具有高表面积体积比、很短的热通道的小元件，有利 于散热。原边和副边绕组之间的匝间损耗很小，这种磁心特有的几何外形，能有效地减 小磁心损耗，所以它能做到高磁通密度，.它可在-55~130℃之间工作。 6.电磁辐射干扰小。:绕组和绕组之间的良好耦合，就能使绕组匝间的漏电感保持在最小 值，输出端到辅助部件的连线很短，而且是紧装配，所以绕组相互之间连线上的漏电感 也是最小的，,因此电磁辐射干扰小。 7.可靠性高。 8.绝缘强度高。
Z1=n2Z2
变压器的特性
5、效率η： 在额定负载时，变压器输出功率占输入功率的百分数。η＝ (Po/Pi)×100% 它与设计参数、材料、制造工艺及功率有关。通常20VA以下效率 为70%-80%，而 100VA以上效率可达 95%以上。一般电源、音频变 压器考虑效率，中频、高频变压器不考虑效率。 6、绝缘电阻和耐压强度 是变压器安全工作的重要参数 绝缘电阻：变压器线圈之间、线圈与铁芯之间以及引线之间的电 阻。 抗电强度：在规定时间内（如１分钟）变压器可承受的电压。 小型电源变压器绝缘电阻不小于500M, 抗电强度大于2000V。
磁路部分
φ
L=Ψ /I=NAeB/I=N2AeB/Hle=μ
0
μ eN2Ae/le
2、标称电流值 电感器长期工作不损坏所允许通过的最大电流。它 是高频、低频扼流线圈和大功率谐振线圈的重要参数。 常以字母A、B、C、D、E来分别表示标称电流值50mA、 150mA、300mA、700mA、1600mA。应用时实际通 过电感器的电流不宜超过标称电流值。
磁性材料的磁能传递特性
P传输磁能=（f B）N Ae I
漏感对性能的影响

漏感公式：
Ls=μ0N2dg/h


N为初级匝数，h绕线宽度，d为两线圈间隙高度，g两线圈间的 平均周长C=2πr。 μ 1、减少初级匝数可以降低漏感。N减小Ls减小。 2、增加绕线宽度，h增大Ls减小。 3、减小绝缘厚度，d减小Ls减小。 4、减小绕组层数，g减小Ls减小。 5、不满层的绕组选择疏绕满层，h增大Ls减小。 6、绕组绕紧且分布均匀，减小g来减小Ls。 7、减小气息，降低漏感。 8、增加耦合减小漏感，用三明治绕法。


4 精度等级 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±0.5%；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%~20%。
5、 分布电容：指线圈匝与匝之间形成的分布电容，它降低了线圈的品质 因数Q ，也使线圈的工作频率受到限制。高频线圈采用减小线圈骨架直 径，采用细导线绕制、蜂房式或分段式绕法就是为了减少分布电容。 6、自谐频率：电感在其SRF时,电感的分布电容与电感值产生共振,此时 电感值与电容值相等而互相抵销。电感的Q值在共振频率时,Q=0,XL=0,故 此时电感出现具高阻抗值。电感超过此频率则失效成电容性产品,故一般 讯号用电感会订SRF min 我们知道谐振频率f=1/（2π√LC），该式里有2个参数决定f，就是L 和C。由式可知，LC越小，频率越高。在电容一定的情况下，可以考虑 减小电感，提高自谐振频率；如果电感一定，就要考虑怎么减小分布电 容，而电容的公式是 C=ε·S/4πkd，这里有三个变量，ε，S和d，介电 常数ε也就是电感里面的填充材料，看是否有可选材料减小介电常数，另 一个是S，就是减小接触面积，也就是电感里面的每一圈绕线的接触面积 减小，第三个是d，可以考虑每一圈线疏绕。或者用高u的磁芯，减少绕 线圈数等。
气隙对磁特性的影响
磁棒的有效磁导率
磁性材料的磁能储能特性
最大值
3C94
E储能=1/2 L I2=1/2μ H2
应力对磁性能的影响
ຫໍສະໝຸດ Baidu
变压器
变压器也是一种电感器。它是将两组及以上的线圈绕在同一个 线圈骨架上，或绕在同一铁心上制成的。是利用两个电感 线圈的互感应现象来传递交流电信号和电能的。
变压器的种类、特性
EP型磁芯的圆形中心柱的立体形结构，除了与PCB板接触的末端外，磁芯完 全把绕组包裹了起来，屏蔽效果非常好；这种独特的形状结构提供了一个体积 和空间利用率的最好比例。
EP型磁 芯
罐形磁芯
骨架和绕组几乎全部被磁芯包裹起来，所以它的EMI 指标特别好；可提供简易 型骨架（无插针）和PCB板安装骨架（有插针）；它的形状不利于散热，因此 不适宜应用于大功率的场合。
3、 品质因数（Q值）： 电感线圈中储存能量与消耗能 量的比值称为品质因数。又称Q值。或是线圈所呈现的 感抗与线圈直流电阻的比值，Q=wL/R。电感器的Q值 一般为50-300， Q值与线圈的结构（导线粗细、多股或 单股、绕法、磁心）有关，Q值越高，电路的损耗越小。 在调谐回路中，要求Q较高，以减小与线圈回路的损耗； 在滤波回路中，Q值不宜过高，以免使其与滤波电容构 成谐振回路，对电路产生影响，对于高频扼流圈和低频 扼流圈不做要求。
电感器分类


4按应用原理分类 储能类 ：包括起储能作用的储能电感器，谐振电感器；开关电源电感器(BUCK 电感、BOOST电感等)。 EMI滤波类 ：包括差模电感器；共模电感器； 无源PFC电感器； LC滤波电感 器。起交流和直流滤波作用的滤波电感器;起抑制电磁干扰作用的电磁干扰滤波 电感器，尖峰抑制电感器；起抑制噪声作用的噪声滤波电感器;起吸收浪涌电流 作用的吸收电感器，起减缓电流变化速率的缓冲电感器; 其他类 ：起开关作用的磁性开关电感器；起帮助半导体开关换向作用的换向电 感器；起调节电感作用的可控电感器和饱和电感器。 5按封装结构分类 金属壳密封类 ：金属密封壳装有单独制造的出头和引出端，此类别不包括用绝 缘引线穿过金属壳的电感器。 灌封类 ：包括模注灌封或包封结构，以及包括具有金属壳，一端或者两端敞开 并用灌封材料填充的电感器，或者用用绝缘引线穿过金属壳的电感器。 开放类：开放类就是除金属壳类、灌封类以外的电感器，包括端封式结构的电感 器。
变压器的参数
1、额定功率 指在规定频率和电压下，变压器长期工作而不超过规定的温升的最大 输出功率，额定功率中会有部分无功功率，故单位为VA。一般在数百伏安 以下。 2、变压比n 是指变压器一、二次绕组电压比。如果忽略了铁心、线圈的损耗此值 近似等于一、二次绕组的匝数比，这个参数表明了该变压器是升压变压器 还是降压变压器。 n=U1/U2=N1/N2 3、电流与电压的关系 若不考虑变压器的损耗，则 U1.I1=U2.I2或 U1/U2=I2/I1 4、阻抗变换关系 初级输入阻抗Z1与次级负载阻抗Z2的关系可由欧姆定律导出。 U1/Z1=I1 U2/Z2=I2代入上式得到 Z1/Z2=(U1/U2)2=n2 所以变压器有变换阻抗的作用。
电感器变压器
选型与应用
咸阳金山益昕电子科技有限公司
电路中的磁性器件
磁性元器件—电感器和变压器与其他电气元件不同，使用者很难采购到符合 自己要求的电感和变压器。因为没有一个在规定范围内通用的规范化的参数，而表 征磁性元件的大多数参数(电感量，电压，电流，处理能量，频率，匝比，漏感， 损耗)对制造商是无所适从的。
电感器的损耗与漏磁
电感器的主要参数
1、电感量
反应电感储存磁场能的本领， 它的大小与电感线圈的匝数、 几何尺寸、有无磁心（铁 心）、磁心的导磁率有关。 在同等条件下，匝数多电感 量大，线圈直径大电感量大， u I 有磁心比没磁心电感量大。 用于高频电路的电感量相对 较小，用于低频电路的电感 电路部分 量相对较大。电感量的单位 为亨（H）。
电感器
电感器是依据电磁感应原理，由导线绕制而成。在电路中具有通直 流、阻交流的作用。在电路图中用符号L表示，主要参数是电感量，单 位是亨利，用H表示。依据电磁感应原理，电感器派生出很多种器件。 Z=R+jX R=ωL0 μ’’ X=ωL0μ’
电感器种类




1 小型固定电感器 小型固定电感器通常是用漆包线在磁心上直接绕制而成， 主要用在滤波、振荡、陷波、延迟等电路中，它有密封式和非密封式两种封装形式，两种 形式又都有立式和卧式两种外形结构。 1、卧式密封固定电感器 卧式密封固定电感器采用轴向型引脚，有LG1、LGA、LPH等系 列。LG1系列电感器的电感量范围为0.1~100000μH，额定电流分为50mA、150mA、 300mA、700mA和1.6A五种规格。LGA系列电感器采用超小型结构，外形与1/2W色环电 阻器相似，其电感量范围为0.22~1000μH，额定电流为0.04~1.4A。LPH系列电感器也为 小型封装结构，其电感量范围为3.9~18000μH。误差范围为±5%~±20%。 2、立式密封固定电感器 立式密封固定电感器采用同向型引脚，有LG2P、LG2S、LPV等 系列。电感量范围为0.1~100000μH，额定工作电流为0.05~2.0A，误差范围为 ±5%~±20%。 2 可调电感器 其外部为金属屏蔽罩，内部由尼龙衬架、工字形磁心、磁帽及引脚座等构成，在工字磁心 上有用高强度漆包线绕制的绕组。磁帽装在屏蔽罩内的尼龙架上，可以上下旋转动，通过 改变它与线圈的距离来改变线圈的电感量。 3 阻流电感器 阻流电感器是指在电路中用以阻塞交流电流通路的电感线圈，它分为高频阻流线圈和低频 阻流线圈。 1、高频阻流线圈：高频阻流线圈也称高频扼流线圈，它用来阻止高频交流电流通过。 高频阻流线圈工作在高频电路中，多用采空心或铁氧体高频磁心，骨架用陶瓷材料或塑料 制成，线圈采用蜂房式分段绕制或多层平绕分段绕制。 2、低频阻流线圈：低频阻流线圈也称低频扼流圈，它应用于电流电路、音频电路或场输 出等电路，其作用是阻止低频交流电流通过。
1 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。 2 变压器按其用途可分为电源变压器、音频变压器、中频 变压器、高频变压器、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。 3 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。
变压器的损耗与漏磁




平面变压器种类




种类： 第一种是平板铁氧体磁心，传统绕线型绕组结构，主要一些高频、高压小 功率变压器，与传统变压器比优势不大。 第二种是平板铁氧体磁心，铜箔式绕组结构，主要应用在需要输出低压大 电流的高频、大功率开关电源模块中。 第三种是平板铁氧体磁心，PCB印制板绕组，主要是一些高频、中小功率 的变压器。 第四种是采用LTCC(瓷低温共烧)工艺，在铁氧体薄片上印刷绕组，形成绕 组阵列，多层黏结叠加，共烧成一体，主要是在高频小信号线路中信号宽 带传输、隔离等作用。