变压器和电感的知识
变压器和电感的知识
能够产生自感、互感作用的器件均称为电感器件.电感器件是无线电设备中重要元件之一,它与电阻、电容、晶体二极管、晶体三极管等电子器件进行适当的配合,可构成各种功能的电子线路.
由于电感器一般由线圈构成,所以又称为电感线圈.为了增加Q值、缩小体积,线圈中常用软磁性材料做成磁芯.电感器有固定电感器、可变电感器、微调电感受器、色码电感器、平面电感器、集成电感器等.
在无线电整机中电感器主要是指各种线圈,对于与电感线圈相关的变压器、延迟线、滤波器等,在本节中将作必要说明.
1.电感线圈电感线圈是用绝缘导线(漆包线、纱包线、***导线等)一圈紧靠一图地绕制而成.在交流电路中,线圈有阻碍交流电流通过的作用,而对稳定的直流电压却不起作用(线罪状本身直流电阻例外).所以线圈可以在交流电路中作阻流、变压、交连、负载等.当线圈和电容配合是时可作调谐、滤波、选频、分频、退耦等.
电感线圈在电路中常用英文字母“L”表示,电感量的单位是“亨利”,简称亨,常用英文字母“H”表示;比亨小的单位为毫亨,用英文字母mH表示;更小单位为微亨,用英文字母H表示.它们之间的关系为:1H=103mH=106uH.(1)自感与互感.当交流电流通过电感线圈时,将在线圈的周围产生交变磁场,这个磁场能穿过线圈,并且在线圈中产生感应电动势.自感电动势的大小与磁通量的线圈的特性有磁,这种特性用自感系数来表示.电感受.电感受量是表示电感数值大小的量,一般称之为电感.
电感线圈的自感工作原理:线圈(电感)中的自感电动势的方向将要阻碍原磁场的变化,这是因为原有的磁场是线圈中的电流产生的,自感受电动热阻碍通过线圈的电流发生变化,这种阻碍作用就是电感的感抗,其单位欧姆().感抗的大小与线圈的电流感量的大小和通过电感线圈的交流频率有关,电感量越大,他所形成的感抗也就越大.同一电感量下,交流电流的频率越高,感抗也就越大.它们的关系可下列公式说明:XL=2fL式中XL——感抗;f——电流的频率;L ——电感量.
电感线圈的互感工作原理:在通过交流的电感线圈的交变磁场中,放置另一个电感线圈,交变磁场中的磁力线将穿过这个线圈,并且在该线圈中产生感应电动势,我们将这种现象称之为互感.一般将原电线称为初级圈的互感量有关,初、次级线圈之间的相互作用称为耦合(系数).耦合系数与两线圈的位置、方式、有无磁芯等因素有关.两线圈的是感量与两线圈之间的耦合系数有关,电感线圈的互感原理也就是常见的变压器原理.
(2)电感线圈的作用.电感的作用如下两点:
1)阻流作用:线圈中的自感电动势总是与线圈中的电流变化相对抗.主要可分为高频阻流线圈及低频阻流线圈.
2)调谐与选频作用:电感线圈与电容器并联可组成LC调谐电路.即电路的固有振荡频率f0与非交流信号的频率f相等,则回路的感抗与容抗也相等,于是电磁能量就在电感、电容之间来回振荡,这就是LC回路的谐振现象.谐振时由于电路的感抗与容抗等值又反向,因此回路总电流的感抗最小,电流量最大(指f=f0的交流信号),所以LC谐振电路具有选择频率的作用,能将某一频率f的交流信号选择出来.
(3)电感线圈的检测.电感线圈的检测一般要借助于专用的电子仪器,在不具备专用仪器时,可用万用表对电
感受线圈进行检测(只能在致上判断其好坏).
电感线圈的直流电阻值一般很小,大约为零点几欧到几欧左右,低频线圈的直流电阻最多也只有几百欧至几千欧.当被测线圈电阻为无穷大时,说明线圈内部或引出端已开路.测量过程中还应注意线圈与外电路断开,以避免外电路对线圈的并联形成错误判断.更换新电感线圈时,应注意更换的电感数值相接近.至于局部短路,往往是不能检测出来的,在检修的过程中,只能用代换法.
在使用线圈时应注意不要随意改变线圈的形状、大小、方向及线圈间的距离,否则会影响线圈原有的电感量,特别是更换高频线圈时更应注意.
2.变压器变压器是电子线路中广泛应用的一种无源器件,利用线圈之间的互感作用,可以对交流(或信号)进行电压变换、电流变换、阻抗变换,可以传递信号,阻隔直流等.变压器一般由线圈、铁(磁)芯和骨架等几部分组成,在电子线路中常用英文字母“T”或“B”表示.
变压器在电路中的主要作用是进行输入与输出之间的电压和阻抗的变换,其基本工作原理是:当给变压器初级线圈加上一个交变压U1时,在线圈中则产生交变电流I1.由于交变电流I1的作用,在初级线圈中则产生变磁场.于是,在磁芯中产生交变的磁感受应强度和交变的磙.由于磁芯的作用,磁通必须经过变压器的次级线圈,结果在次级线圈中产生互感电动势U2.若初级线圈的匝数为N1,次级线圈的匝数为N2,则有U1/U2=N1/N2=n.当N1大于N2时,n大于1,则U1大于U2,输出电压小于输入电压.当N1大于N2时,n小于1时,则U1小于U2,输出电压大于输入电压.
变压器的种类繁多,根据其用途可分为低频变压器、中频变压器、高频变压器等多种.按其磁芯又可分为铁芯变压器、磁芯(铁氧体)变压器与空心变压器等几种.
变压器的主要技术参数有:额定功率:指的是在额定的频率的电压下,变压器能长期工作而不超过额定的温升的输出功率.额定功率中会有部分无功功率(因变压器自身损耗电量为铜损),所以其单位用伏安(V A)表示,而不用瓦(W)表示.
匝数比:变压器初级绕组的匝数(N1)与次级绕组的匝数(N2)之比称为匝数比(n),即n=N1/N2.在一般情况下,它就是输入电压与输出电压之比,所以匝数比又可称为变压比.
工作效率:是指变压器次级输出的电功率与功放输入电功率比值的百分数,即:工作效率=输出功率/输入功率*100%工作效率一般是指开磁稳压电源等大功率的工作部分,而中频、高频变压器一般是不考虑工作效率的.
频带宽度:当输入电压不稳定时,其输出电压会随着频率变化而变化.在中间频带处,输出电压与输入电压基本上相符合,即符合变压器的初、次级匝数比的关系.当频率的输出电压为U0,所对应的高、低两频率之差,称为该变压器的频带宽度.
温升:变压器的温升主要是对电源并联变压器而言,它是指变压器在通电源后,其温度上升到稳定值进,这时变压器温度高出周围环境温度的数值,因此要求变压器的温升越小越好.
绝缘电阻:理想中的变压器的各组绕组之间及与铁芯之间,在电气理论中是绝缘要求.绝缘电阻是施加电压与产生的电流之比:绝缘电阻/M=施加电压V/产生漏电流A如果电源变压器的绝缘电阻过低,就可能现初、
次级之间短路或与外壳适中现象,造成电路工作异常.
漏意感:变压器初级线圈中的电流产生的磁通并不是全部通过次级线圈,把通过次级线圈的这部分磁通称为漏磁通.漏磁通产生的电感,简称漏感.漏感的存在不仅影响变压器的效率及其性能,还会影响变压器周围的电路工作,因此变压器的漏感要求越小越好.
变压器除了上述技术参数之外,同时还具有一些特殊要求(对不同用途变压器而言),例如开关稳压电源变压器在具备上述要求外,同时还应具备有空载电流等技术要求.
(1)开关稳压电源变压器.开磁稳压电源变压器主要有标准型和高腰型两种,这也是人外表形态特征来来进行曲的一种区别方法.
高腰型变压器的腰径部分细而高,因此具有以下优点:绕线空间充足,便于高要求的绝缘制作:输出功率大,比标准型开磁稳压电源变压器提高30%左右,并且在它的腰部包有一层1cm左右宽度的铜箔,作为磁屏蔽层,以充分减少漏磁,提高变压器的使用性能:由于它的腰径较高,因此重心较高,所以能方便并牢固地直接焊接在电路印制板上;另外腰径高,以便其底部面积减小,也便于其他元器件的安装与调试.
开关稳压电源变压器主要包括以下三个方面:
(1)存储能量并进行初、次级之间的能量转换.工作时,它先将电源提供的磁能存储在变压器中,然后再将磁能转换为电能提供给负载电路.
(2)使自激振荡电路起振,以保证开关稳压电源电路正常工作.
(3)将电网提供的固定交流电压,经过交换,提供负载电路所需的各种不同的稳定直流电压,并使负载电路与电网之间实现隔离.
2)开关稳压电源变压器的检测:开关稳压电源在使用过程中的故障主要表现为短路、漏电或开路几个方面.短路故障又可分为各绕组与外壳之间短路等各种不同现象.
对于短路现象,可用万用表电阻档进行测量.由于各绕组在正常时的电阻值很大,用普通万用表电阻R*10K 档测量应为无穷大.如果电阻值小、较小或为零,则说明被测开磁稳压电源变压器绝缘不好,有漏电或短路(击穿)故障.
对于绕组的匝间短路现象,由于各绕组电阻值均比较小,用万用表是很难判断的,通常采用代换方法进行判别.
对于变压器线圈的开路现象,只要用万用表的欧姆档,测量同一绕组的两端引脚.如果发现电阻值很大或时大时小,则说明被测线圈有断路或接触不良现象;如果电阻值很小,则说明被测线圈基本上是正常的.
在必要情况下,还应对变压器的绝缘电阻进行测量.由于电源变压器的初、次线圈之间及与铁芯之间,应具有承受1000V的交流电压在1min之同偿被击穿的绝缘性能,测量时用万用表电阻R*10K档,绝缘电阻应在
100M以上(测量应注意外电路对电阻值的影响).
(2)中频变压器.中频变压器简称中周,其结构与电源变压器是不同的,工作频率高达465KHz经上,实际上好属于高频范围,为了避免外界的电磁干扰,中频变压器均固定在金属屏蔽壳内.
中频变压器除了利用初、次级线圈之间匝数比进行阻抗变换外,同时还应用初级线圈(带可调节磁芯,在中周外顶部开槽,用小螺丝刀调节,可以改变初级线圈的电感量)的L与底部固定电容C构成一个CL谐振回路,所以中频变压器同时还具有选频作用.例如,我国广播收音机的中频频率为465KHz,电视机的图像中放频率为,第二伴音放中放频率为.中频变压器配合一定的电容,就能调谐上述频率,并且能在上述频率附近进行一不定期的调整.
(3)行输出变压器.行输出变压器(FBT)是一种一体化多级一次升压结构的脉冲功率变压器,它是电视机的第二电源.因此行输出变压器性能的好坏,直接关系到电视机的工作可靠性及安全性,是电视机中十分重要的元器件之一.
尽管各种行输出变压器存在着差异,但都具有共同的特点.其中最重要的是体现在将聚焦极、加速成极电位器与变压器封装在一起,而且在选票和制造上都非常讲究,结构紧密、体积小、质量轻、方便耐用等(下面以彩色电视机行输出变压器为例).
1)行输出变压器的作用:
(1)为行输出管工作提供直流偏置电路,并通过行输出的开关作用,将开关稳压电源向行输出级提供的直流功率转换到次级,再由次级产生电视机部分电路所需要的工作电源使电视机处于正常工作状态.
(2)由低压绕组将反向逆程脉冲电压整流滤波后,产生各种不同的低电压,经稳压成直流电压后,作为电视机的整个低压的工作电源电压.
(3)由灯丝绕组产生的有效的交流电压(峰峰值为28Vp-p左右的正向逆程脉冲电压),作为电视机的灯丝工作电源电压.
(4)由视放绕组产生的逆程脉冲电压,经滤波后,形成约为几千伏的直流电压,并叠加开关稳压电源电路输出的+B(主电压),得到约为200V左右的提升直流电压,为电视机的末级视放电路提供工作电源电压.
(5)由次级高压绕组将行输出级的逆程脉冲电压,经内部整流滤波后叠加,形成20~24KV以上的直流电压,供给显象管的高夺阳极.同时,该电压的一部分,经聚焦变压器及加速极电位调节后得到不同的聚集电压及加速电压.
(6)由触发绕组将行输出级的15625Hz行频脉冲信号送到开关稳压电源电路,用以控制同步(它激式)开关稳压电源电路的振荡频率,使之与行频保持同步.值得注意的是,该绕组在非同频式开关稳压电源电路中一般为空脚.
(7)由场电源绕组产生的电源电压送到场输出级,以供给其所需要的电源,使场输出级,以供给其所需要的电源,
使场扫描电路能正常工作.
另外,行输出为同时还向亮度通道电路、色度电路、微处理系统等电路提供相关的消稳脉冲信号.
2)行输出变压器的检测:行输出变压器的工作状态是处于一种高电压、大负载下的器件,同时该器件又是电视机的核心部分之一.因此,其故障率比较大.它的主要故障现象是造成无光栅、行幅窄等.形成故障的原因是高压打火、绕组之间匝刘短路,造成行电流过大.
由于行输出变压器各绕组的电阻值小,一般只有零点几欧到几欧之间,除各线圈绕组之间击穿和短路,可以用万用表欧姆档测量其电阻值的方法来判断外,而在同一绕组匝间短路用电阻档是很难判断出来的,一般需要用专门测量仪器才能判断.在没有专用仪器,可采用其他检测方法或者使用代换法.代换行输出变压器.
检测行输出变压器的方法主要有以下几种:直观检查判断法:对于行输出变压器内部绕组故障进行直观检查时,有进可以观察到行输出变压器表面有气泡、凸起、钏孔等现象.对于这些故障,在开机一段时间后关机,再用手触摸变压器的四周表面,手感到有明显的发烫现象,说明行输出变压器已有故障,应予更换.
行输出管窗帘载测量法:使用24号医用空心针头,将行输出管停电极从电路上断开,用电流表测量行输出的停电极电流,在正常时,行输出管的集电级电流约为35~75mA左右.如果测量值与正常值相差太多时,则可断定被测的行输出变压器损坏.
3.偏转线圈偏转线圈是电磁现象是一种综合体现,同时也是显像管的主要附件之一.对于自会聚晶体管来说,它是由晶体管产生厂家制造时成套配备提供的.
(1)偏转线圈的结构与特点.偏转线圈是使荧光屏产生光栅发亮,避免电子枪发射的电子束射在荧光屏上的一个固定点,而形成一个光(亮)点.行、场偏转线圈是套装在晶体管的管颈与锥体的顶部,并由电视机行、场扫描输出电路提供行、场锯齿波扫描电流.这时在偏转线圈以及相应的管颈内部空间上,便产生两个相互垂直的,按行、场频率的偏转磁场.当电子枪发射的电子束穿过这一磁场空间时,在偏转磁场的作用下便产生位移,使电子束按从左至右、从上至下的扫描顺序,依次连续射向荧光屏上便产生了满足幅光栅.集团工作示意图如图2-25所示.
由于偏转线圈是电视机行、场扫描输出电路的主要负载,随着电视机行、场输出电路形式的不断变化,以及晶体管尺寸不同的规格和设计上不同的改进,要法语偏转线圈在性能上和制造工艺上与之相适应,因而彩色电视机偏转线圈的规格型号也不断增多.但不管哪一种系列型号的偏转线圈,它的外观形态及实物却都是相似的,如图2-26所示,其结构也基本相同.它们都由水平(行)偏转线圈垂直(场)偏转线圈组成.行线圈绕阻呈现马鞍形绕制,场院线圈绕组呈现环形绕制.每组线圈都分别由两个完全相同的绕组串联或并联而成.偏转线圈的主要电气参数之一是电感和直流电阻值,不论是哪一种系列型号的偏转线圈,这两项参数中场偏转线圈的均高于行偏转线圈的.
(2)偏转线圈的检测:1)偏转线圈开路检测:当偏转线圈出现开路时,其故障表现在屏幕显示方面,主要特征是水平一条亮线.水平一条亮线说明场偏转线圈开路,垂直一条亮线说明行偏转线圈开路.这时,可拔下偏转线圈插头,用万用表电阻R*1或R*10档测量行或场偏转线圈的电阻值.正常时,行偏转线圈的阻值应很小,一般只有几欧姆左右,场偏转线圈的阻值稍高,一般为几十欧左右.如发现测量阻值很大或无穷大,说明被测量偏转线圈开路.
2)偏转线圈短路检测:偏转线圈短路故障现象,主要体现在屏幕显示方面,其特征是无光,或只有一条1cm左右宽度的水平窄亮带,或一条1cm左右宽度竖直窄亮带.这场偏转线圈短路时表现了一条水平窄亮带,行偏转线圈短路时表现出一条竖直窄亮带.这时,其声电流或行电流较大,当短路严重时,用手触摸偏转线圈有发热感,屏幕显示无光.
偏转线圈短路可分为绕阻之短路和同绕组各匝之间短路两上方面.
当偏转线圈绕组之间击穿短路时,可拔掉偏转线圈插头,用万用表电阻R*1K档测量行线圈与场线圈之间的电阻值,正常时应为无穷大,若测得的阻值读数较小或为零,说明两线圈绕组击穿短路.
当行偏转线圈各匝之间击穿短路时,由于其本身的正常阻值很小,用万用表欧姆档难以测量判断,需采用其他方法进行检查,如行电流检测法则是其中的检查方法之一.具体方法是:将万用表拔至直流电流档,然后串拉姑行输出管集电极供电电路上,在插上和拔掉行偏转线圈插头的情况下,开机分别测量行电流.如当拔掉行偏转线圈插头时,行电流读数减小较大,从非正常值下降至正常值以内,在与行偏转线圈串接“S”样正电容正常的情况下,则可断安行偏转线圈有击穿短路现象.
当场偏转线圈各匝之间击穿短路时,可在拨下场偏转线圈插头的情况下,用万用表欧姆的直流电阻值,正常时应为10~60之间(具体情况须根据不同型号的偏转线圈而定),若测量时发现阻值与正常值不符,偏小很多,也可判断为场偏线圈各匝之间击穿短路现象.
4.电感器应用实例电感器利用自感受的原理广泛应用于无线电设备中
电感与变压器的区别
能够产生自感、互感作用的器件均称为电感器件。电感器件是无线电设备中重要元件之一，它与电阻、电容、晶体二极管、晶体三极管等电子器件进行适当的配合，可构成各种功能的电子线路。 由于电感器一般由线圈构成，所以又称为电感线圈。为了增加Q值、缩小体积，线圈中常用软磁性材料做成磁芯。电感器有固定电感器、可变电感器、微调电感受器、色码电感器、平面电感器、集成电感器等。 在无线电整机中电感器主要是指各种线圈，对于与电感线圈相关的变压器、延迟线、滤波器等，在本节中将作必要说明。 1.电感线圈电感线圈是用绝缘导线（漆包线、纱包线、***导线等）一圈紧靠一图地绕制而成.在交流电路中，线圈有阻碍交流电流通过的作用，而对稳定的直流电压却不起作用（线罪状本身直流电阻例外）。所以线圈可以在交流电路中作阻流、变压、交连、负载等。当线圈和电容配合是时可作调谐、滤波、选频、分频、退耦等。 电感线圈在电路中常用英文字母“L”表示，电感量的单位是“亨利”，简称亨，常用英文字母“H”表示；比亨小的单位为毫亨，用英文字母mH表示；更小单位为微亨，用英文字母H表示。它们之间的关系为：1H=103mH=106uH.（1）自感与互感。当交流电流通过电感线圈时，将在线圈的周围产生交变磁场，这个磁场能穿过线圈，并且在线圈中产生感应电动势。自感电动势的大小与磁通量的线圈的特性有磁，这种特性用自感电感线圈在电路中常用英文字母“L”表示，电感量的单位是“亨利”，简称亨，常用英文字母“H”表示；比亨小的单位为毫亨，用英文字母mH表示；更小单位为微亨，用英文字母H表示。它们之间的关系为：1H=103mH=106uH.（1）自感与互感。当交流电流通过电感线圈时，将在线圈的周围产生交变磁场，这个磁场能穿过线圈，并且在线圈中产生感应电动势。自感电动势的大小与磁通量的线圈的特性有磁，这种特性用自感系数来表示。电感受。电感受量是表示电感数值大小的量，一般称之为电感。 电感线圈的自感工作原理：线圈（电感）中的自感电动势的方向将要阻碍原磁场的变化，这是因为原有的磁场是线圈中的电流产生的，自感受电动热阻碍通过线圈的电流发生变化，这种阻碍作用就是电感的感抗，其单位欧姆（）。感抗的大小与线圈的电流感量的大小和通过电感线圈的交流频率有关，电感量越大，他所形成的感抗也就越大。同一电感量下，交流电流的频率越高，感抗也就越大。它们的关系可下列公式说明：XL=2fL式中XL——感抗；f——电流的频率；L ——电感量。 电感线圈的互感工作原理：在通过交流的电感线圈的交变磁场中，放置另一个电感线圈，交变磁场中的磁力线将穿过这个线圈，并且在该线圈中产生感应电动势，我们将这种现象称之为互感。一般将原电线称为初级圈的互感量有关，初、次级线圈之间的相互作用称为耦合（系数）。耦合系数与两线圈的位置、方式、有无磁芯等因素有关。两线圈的是感量与两线圈之间的耦合系数有关，电感线圈的互感原理也就是常见的变压器原理。 （2）电感线圈的作用。电感的作用如下两点：1）阻流作用：线圈中的自感电动势总是与线圈中的电流变化相对抗。主要可分为高频阻流线圈及低频阻流线圈。
第3章电容元件与电感元件
第3章 电容元件与电感元件 前两章我们讨论了电阻电路的分析方法，实际中，组成电路的元件不仅有 电阻元件，还有电感和电容元件。后两种元件与电阻元件的性质有所不同，属 于动态元件。他们的伏安关系都涉及到电流、电压的微分和积分。 本章介绍电容元件和电感元件的基本概念和电压、电流的约束关系，电容 元件的联接和两种元件的场能。为线性元件的动态分析奠定基础。 第一节 电容元件 一、电容元件的基本概念 电容元件是电路中的一个基本元件。将两块金属板中间用绝缘介质隔开， 就形成了电容器。最简单的电容器是平行板电容器。电容器有很多种类，按绝 缘介质分，有有机薄膜电容器、瓷介质电容器、电解电容器等。按其形状分， 有平行板电容器、圆柱形电容器、片式电容器等。电路中，除了专门制造的电 容器以外，还存在着许多自然形成的电容器。如两根输电线之间，线圈各匝之 间，晶体管各极之间都形成电容器。一般情况下他们的作用可忽略不计，但在 高压远距离输电和高频电子线路中，他们的影响是不能忽略的。 实际电容器中介质是不可能完全绝缘的，总会有电流通过介质，这一现象 叫做漏电。因此，电容器还有漏电阻，忽略漏电现象的 电容器，叫理想电容元件。图3-1是电容元件的图形符 号。 在外电源的作用下，电容器两极板上可带等量异种 电荷，当外电源撤去后，极板上的电荷可长期储存。因 而电容器是一种储存电场能量的器件。它的基本性能是储存电荷而产生电场。 实验证明：电容器充电后每个极板上所带的电荷量q 与极板间的电压u C 成正比 C u q C = （3-1） 式中比例常数C 反映了电容元件容纳电荷的本领，叫做电容器的电容量， 简称电容。国际单位制中，它的单位是法拉，简称法(F)。实际中也常用微法(μF) 和皮法(pF)。 1μF ＝610-F 1pF ＝1210- F 如果电容元件的电容量为常量，不随所带电荷量的变化而变化，这样的电容元 件称线性电容元件。本书所讨论的如不特别说明都为线性电容元件。习惯上我 们把电容元件也称为电容，因此，电容既是一种元件，也是一个量值。 在电容器的铭牌上，除标明它的电容量外，还需标明它的额定工作电压。 因为每个电容器允许承受的电压是有限度的，电压过高，介质就会被击穿。这 个电压叫击穿电压。使电容器长期工作而不被击穿的电压叫电容器的额定工作 电压。
DCDC电容电感计算
BOOST电路的电感、电容计算 升压电路的电感、电容计算 已知参数: 输入电压:12V --- Vi 输出电压:18V ---Vo 输出电流:1A --- Io 输出纹波:36mV --- Vpp 工作频率:100KHz --- f 其他参数: 电感:L 占空比:D 初始电流:I1 峰值电流:I2 线圈电流:Irms 输出电容:C 电流的变化:deltaI 整流管压降:Vd ***************************************************** 1:占空比 稳定工作时,每个开关周期导通期间电感电流的增加等于关断期间电感电流的减少,即Vi*D/(f*L)=(Vo+Vd-Vi)*(1-D)/(f*L),整理后有 D=(Vo+Vd-Vi)/(Vo+Vd),参数带入,D=0.572 2:电感量 先求每个开关周期内电感初始电流等于输出电流时的对应电感的电感量,其值为Vi*(1-D)/(f*2*Io),参数带入,Lx=38.5uH, deltaI=Vi*D/(L*f),参数带入,deltaI=1.1A 当电感的电感量小于此值Lx时,输出纹波随电感量的增加变化较明显,
当电感的电感量大于此值Lx时,输出纹波随电感量的增加几乎不再变小,由于增加电感量可以减小磁滞损耗,另外考虑输入波动等其他方面 影响取L=60uH, deltaI=Vi*D/(L*f),参数带入,deltaI=0.72A, I1=Io/(1-D)-(1/2)*deltaI, I2= Io/(1-D)+(1/2)*deltaI, 参数带入,I1=1.2A,I2=1.92A 3:输出电容: 此例中输出电容选择位陶瓷电容,故ESR可以忽略 C=Io*D/(f*Vpp),参数带入, C=99.5uF,3个33uF/25V陶瓷电容并联 4:磁环及线径: 查找磁环手册选择对应峰值电流I2=1.92A时磁环不饱和的适合磁环Irms^2=(1/3)*(I1^2+I2^2-I1*I2),参数带入,irms=1.6A 按此电流有效值及工作频率选择线径
第三章第二节电阻、电感和电容元件
1、用万用表欧姆挡检测电容好坏时，如表针始终处在“0 Ω”处，则表示______。 A ．电容是好的 B ．电容已被击穿 C ．电容内部引线已断 D ．电容漏电 2、如图，瓦特计的读数为2 kW ，u =230 V ，f =50 Hz ，现将一纯电容C =96 μF 并接到电路中，则瓦特计的读数为______。 A ．2 kW B ．3.59 kW C ．0.41 kW D ．2.56 kW 3、在纯电感正弦交流电路中，若电压u 和电流i 参考方向一致，按照电工电量符号的一般规定，下列正确表达了欧姆定律的是______。 A ．L X U P 2 = B ．L X U I . .=
C ．L X u I = D ．L IX U = 4、在纯电感正弦交流电路中，若电压u 和电流i 参考方向一致，按照电工电量符号的一般规定，下列正确表达了欧姆定律的是______。 A ．L X U j I . .-= B ．P ＝IU C ．L X I U .= D ．L X u I = 5、对于纯电感正弦交流电路，电压u 与电流i 的参考方向一致，按照电量符号一般的规定，下列各式中不正确的是______。 A ．i u X L = B ．L jX U I ..= C ．t i L u d d = D ．L U j I ω. .=-= 6、如图所示电路中的电流i =______，功率P =______。 A ．2 A ／20 W
B ．2 A ／50 W C ．2 A ／0 W D ．2 A ／25 W 7、两只云母电容器，其耐压值为450 V ，电容量为0.1 μF ，串联后总电容量和耐压值分别为______。 A ．0.05 μF / 450 V B ．0.2 μF / 450 V C ．0.05 μF / 900 V D ．0.2 μF / 900 V 8、设：S 为平板电容器的面积，d 为其极板距离，ε为介质的介电常数，ρ为极板材料的电阻率，则电容C 为______。 A ．d S C ρ = B ．d S C ε= C ．S d =ρ D ．S d C ε=
电感、线圈和变压器的实用知识
什么是电感器、变压器? 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组件，也是电子电路中常用的元器件之一。 一、自感与互感 （一）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组件理想电源的端电压），这就是自感。 （二）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。 二、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，图6-1是其电路图形符号。 （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、电阻器等组成谐振电路。 三、变压器的作用及电路图形符号 （一）变压器的电路图形符号 变压器是利用电感器的电磁感应原理制成的部件。在电路中用字母“T”（旧标准为“B”）表示，其电路图形符号如图6-12所示。 （二）变压器的作用
变压器是利用其一次（初级）、二次（次级）绕组之间圈数（匝数）比的不同来改变电压比或电流比，实现电能或信号的传输与分配。其主要有降低交流电压、提升交流电压、信号耦合、变换阻抗、隔离等作用。 （一）电感器的结构与特点 电感器一般由骨架、绕组、屏蔽罩、封装材料、磁心或铁心等组成。 1．骨架骨架泛指绕制线圈的支架。一些体积较大的固定式电感器或可调式电感器（如振荡线圈、阻流圈等），大多数是将漆包线（或纱包线）环绕在骨架上，再将磁心或铜心、铁心等装入骨架的内腔，以提高其电感量。 骨架通常是采用塑料、胶木、陶瓷制成，根据实际需要可以制成不同的形状。 小型电感器（例如色码电感器）一般不使用骨架，而是直接将漆包线绕在磁心上。 空心电感器（也称脱胎线圈或空心线圈，多用于高频电路中）不用磁心、骨架和屏蔽罩等，而是先在模具上绕好后再脱去模具，并将线圈各圈之间拉开一定距离，如图6-4所示。2．绕组绕组是指具有规定功能的一组线圈，它是电感器的基本组成部分。 绕组有单层和多层之分。单层绕组又有密绕（绕制时导线一圈挨一圈）和间绕（绕制时每圈导线之间均隔一定的距离）两种形式；多层绕组有分层平绕、乱绕、蜂房式绕法等多种，如图6-5所示。 3．磁心与磁棒磁心与磁棒一般采用镍锌铁氧体（NX系列）或锰锌铁氧体（MX系列）等材料，它有“工”字形、柱形、帽形、“E”形、罐形等多种形状，如图6-6所示。 4．铁心铁心材料主要有硅钢片、坡莫合金等，其外形多为“E”型。 5．屏蔽罩为避免有些电感器在工作时产生的磁场影响其它电路及元器件正常工作，就为其增加了金属屏幕罩（例如半导体收音机的振荡线圈等）。采用屏蔽罩的电感器，会增加线圈的损耗，使Q值降低。 6．封装材料有些电感器（如色码电感器、色环电感器等）绕制好后，用封装材料将线圈和磁心等密封起来。封装材料采用塑料或环氧树脂等。
电感电容计算
纹波电流的大小同样会影响电感器和输出电容的尺寸，纹波电流一般设定为最大输出电流的10%~30%，因此对降压型电源来说，流过电感的电流峰值比电源输出电流大5%~15%。 降压型开关电源的电感选择 为降压型开关电源选择电感器时，需要确定最大输入电压、输出电压、电源开关频率、最大纹波电流、占空比。下面以图2为例说明降压型开关电源电感值的计算，首先假设开关频率为300kHz、输入电压范围12V±10%、输出电流为1A、最大纹波电流300mA。 图2：降压型开关电源的电路图。 最大输入电压值为13.2V，对应的占空比为： D＝Vo/Vi＝5/13.2＝0.379 (3) 其中，Vo为输出电压、Vi为输出电压。当开关管导通时，电感器上的电压为： V＝Vi－Vo＝8.2V (4) 当开关管关断时，电感器上的电压为： V＝-Vo－Vd＝-5.3V (5) dt＝D/F (6) 把公式2/3/6代入公式2得出：
升压型开关电源的电感选择 对于升压型开关电源的电感值计算，除了占空比与电感电压的关系式有所改变外，其它过程跟降压型开关电源的计算方式一样。以图3为例进行计算，假设开关频率为300kHz、输入电压范围5V±10%、输出电流为500mA、效率为80%，则最大纹波电流为450mA，对应的占空比为： D＝1－Vi/Vo＝1－5.5/12＝0.542 (7) 图3：升压型开关电源的电路图。 当开关管导通时，电感器上的电压为： V＝Vi＝5.5V (8) 当开关管关断时，电感器上的电压为： V＝Vo＋Vd－Vi＝6.8V (9) 把公式6/7/8代入公式2得出： 请注意，升压电源与降压电源不同，前者的负载电流并不是一直由电感电流提供。当开关管导通时，电感电流经过开关管流入地，而负载电流由输出电容提供，因此输出电容必须有足够大的储能容量来提供这一期间负载所需的电流。但在开关管关断期间，流经电感的电流除了提供给负载，还给输出电容充电。
变压器设计1
干式铁心电抗器 一、基本原理 电抗器是一个电感元件，当电抗器线圈中通以交流电时，产生电抗（X L ）和电抗压降（U L =I L X L ）。 空心电抗器线圈中无铁心，以非导磁材料空气或变压器油等为介质，其导磁系数很小 （1≈μ） ，磁阻（C r ）很大，线圈电感（L ）、电抗（X L ）及电抗压降（U L ）均小； 铁心电抗器的线圈中放有导磁的硅钢片铁心材料，硅钢片导磁系数大，磁阻小，其电感（L ）、电抗（X L ）及电抗压降（U L ）均大。另外，铁心电抗器铁心柱上放有气隙（或油隙），改变气隙长度，会改变磁路磁阻，从而得到所需电感值（L ）、电抗（X L ）及电抗压降（U L ）。 铁心电抗器线圈通过交流电，产生磁通分两部分，如图所示。一部分是通过铁心之外的线圈及空道的漏磁通（q Φ），它产生线圈漏抗（X Lq ）及漏抗压降（U Lq = I L X Lq ）；另一部分是通过铁磁路（铁心及气隙）的主磁通（T Φ），它将在线圈中感应一个电势E ，其E ?可以 视为一个电压降，如忽略电阻电压降，此压降可认为是主电抗压降（U LT ） 。等值电路如图所示。 电抗压降（U L ）的通式： C C L C C L C L L L L L l A W fI l A W fI r W I L I X I U 28022 109.72?×==== =μμπωω （V） 式中： L I —通过电抗器线圈的电流（A） L X —电抗器电抗（Ω） L —电抗器电感（H） W —线圈匝数 C r —磁阻（H -1 ），C r =C C A l 0μμ μ—相对导磁系数，如空气或变压器油μ=1 0μ—绝对导磁系数，cm H /104.080?×=πμ C l —磁路长度（cm） C A —磁路面积（cm 2 ） 磁通与磁势图 U LT 等值电路图
电感和变压器的识读与检测(授课教案)
【课题名称】电感器与变压器的识别与检测 【课时安排】2课时（90分钟） 【知识目标】 1、向学生展示不同类型的固定电感器、可变电感器，熟知它们的适用场合 2、讲解电感器的电感量的识别方法，并确定其允许误差范围、额定电流 值。 3、讲解变压器的结构种类。 【能力目标】 1、能用目视法识别常见电感和变压器； 2、能读出电感和变压器上标识的主要参数； 3、会用万用表测电感和变压器并判断质量。 【教学重点】 电感器标识方法 【教学难点】 1、电感器电感量标注法 2、万用表测电感和变压器判断质量． 【教学方法】 多媒体展示法、讲授法、现场演示法 【教具资源】 多媒体课件、各种类型电感万用表 【学情分析】 1、学生在电路学习了与本章内容相关的知识，对电感器和变压器有一定了解。 2、学生对通过学习电阻、电容的标注方法，触类旁通，对电感器的标注方法接受会快一点。 【教学过程】 1、复习旧知：教师提问，学生回答，复习电阻和电容的相关知识，为学习电感做铺垫。 问题1：电阻的标识方法有几种？分别是什么？ 问题2：电阻和电容的主要参数有哪些？ 问题3：电容的特性有哪些？ 2、课题引入：引入另外一种常用电子元器件——电感器，复习已学电感相关知识，为新课新知识做铺垫。 相关知识：电感（或称电感器）也是一种非线性元件，是利用电磁感应原理制成的器件。能够储存磁场能量。由于通过电感的电流值不能突变，所以，电感对直流电流短路（通直流），对突变的电流呈高阻态（阻交流）。 作用： 1、做为滤波线圈阻止交流干扰（隔交通直）。 2、可起隔离作用。 3、与电容组成谐振电路。 4、构成各种滤波器、选频电路等，这是电路中应用最多的方面。 5、利用电磁感应特性制成磁性元件。如磁头和电磁铁。
各种电抗器的计算公式
各种电抗器的计算公式 加载其电感量按下式计算:线圈公式 阻抗(ohm) = 2 * 3.14159 * F(工作频率) * 电感量(mH)，设定需用 360ohm 阻抗，因此：电感量(mH) = 阻抗 (ohm) ÷ (2*3.14159) ÷ F (工作频率) = 360 ÷ (2*3.14159) ÷ 7.06 = 8.116mH 据此可以算出绕线圈数： 圈数 = [电感量* { ( 18*圈直径(吋)) + ( 40 * 圈长(吋))}] ÷圈直径 (吋) 圈数 = [8.116 * {(18*2.047) + (40*3.74)}] ÷ 2.047 = 19 圈 空心电感计算公式 作者：佚名转贴自：本站原创点击数：6684 文章录入： zhaizl 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。。 空心线圈电感量计算公式: l=(0.01*D*N*N)/(L/D+0.44) 线圈电感量 l单位: 微亨 线圈直径 D单位: cm 线圈匝数 N单位: 匝 线圈长度 L单位: cm 频率电感电容计算公式: l=25330.3/[(f0*f0)*c] 工作频率: f0 单位:MHZ 本题f0=125KHZ=0.125 谐振电容: c 单位 F 本题建义c=500...1000pf 可自行先决定,或由Q值决定 谐振电感: l 单位: 微亨 线圈电感的计算公式 1。针对环行CORE，有以下公式可利用: (IRON) L=N2．AL L= 电感值（H) H-DC=0.4πNI / l N= 线圈匝数(圈) AL= 感应系数 H-DC=直流磁化力 I= 通过电流(A) l= 磁路长度（cm) l及AL值大小，可参照Micrometal对照表。例如: 以T50-52材，线圈5圈半，其L值为T50-52(表示OD为0.5英吋)，经查表其AL值约为33nH L=33．(5.5)2=998.25nH≒1μH 当流过10A电流时，其L值变化可由l=3.74(查表) H-DC=0.4πNI / l = 0.4×3.14×5.5×10 / 3.74 = 18.47 （查表后） 即可了解L值下降程度(μi%) 2。介绍一个经验公式 L=(k*μ0*μs*N2*S)/l
变压器与电感知识
变压器与电感知识 能够产生自感、互感作用的器件均称为电感器件。电感器件是无线电设备中重要元件之一，它与电阻、电容、晶体二极管、晶体三极管等电子器件进行适当的配合，可构成各种功能的电子线路。 由于电感器一般由线圈构成，所以又称为电感线圈。为了增加Q值、缩小体积，线圈中常用软磁性材料做成磁芯。电感器有固定电感器、可变电感器、微调电感受器、色码电感器、平面电感器、集成电感器等。 在无线电整机中电感器主要是指各种线圈，对于与电感线圈相关的变压器、延迟线、滤波器等，在本节中将作必要说明。 1.电感线圈电感线圈是用绝缘导线（漆包线、纱包线、***导线等）一圈紧靠一图地绕制而成.在交流电路中，线圈有阻碍交流电流通过的作用，而对稳定的直流电压却不起作用（线罪状本身直流电阻例外）。所以线圈可以在交流电路中作阻流、变压、交连、负载等。当线圈和电容配合是时可作调谐、滤波、选频、分频、退耦等。 电感线圈在电路中常用英文字母“L”表示，电感量的单位是“亨利”，简称亨，常用英文字母“H”表示；比亨小的单位为毫亨，用英文字母mH表示；更小单位为微亨，用英文字母H 表示。它们之间的关系为：1H=103mH=106uH.（1）自感与互感。当交流电流通过电感线圈时，将在线圈的周围产生交变磁场，这个磁场能穿过线圈，并且在线圈中产生感应电动势。自感电动势的大小与磁通量的线圈的特性有磁，这种特性用自感系数来表示。电感受。电感受量是表示电感数值大小的量，一般称之为电感。 电感线圈的自感工作原理：线圈（电感）中的自感电动势的方向将要阻碍原磁场的变化，这是因为原有的磁场是线圈中的电流产生的，自感受电动热阻碍通过线圈的电流发生变化，这种阻碍作用就是电感的感抗，其单位欧姆（）。感抗的大小与线圈的电流感量的大小和通过电感线圈的交流频率有关，电感量越大，他所形成的感抗也就越大。同一电感量下，交流电流的频率越高，感抗也就越大。它们的关系可下列公式说明：XL=2fL式中XL——感抗；f——电流的频率；L ——电感量。 电感线圈的互感工作原理：在通过交流的电感线圈的交变磁场中，放置另一个电感线圈，交变磁场中的磁力线将穿过这个线圈，并且在该线圈中产生感应电动势，我们将这种现象称之为互感。一般将原电线称为初级圈的互感量有关，初、次级线圈之间的相互作用称为耦合（系数）。耦合系数与两线圈的位置、方式、有无磁芯等因素有关。两线圈的是感量与两线圈之间的耦合系数有关，电感线圈的互感原理也就是常见的变压器原理。 （2）电感线圈的作用。电感的作用如下两点： 1）阻流作用：线圈中的自感电动势总是与线圈中的电流变化相对抗。主要可分为高频阻流线圈及低频阻流线圈。 2）调谐与选频作用：电感线圈与电容器并联可组成LC调谐电路。即电路的固有振荡频
电感的计算方法和BOOST升压电路的电感、电容计算
电感计算方法 加载其电感量按下式计算:线圈公式 阻抗(ohm) = 2 * 3.14159 * F(工作频率) * 电感量(mH)，设定需用 360ohm 阻抗，因此： 电感量(mH) = 阻抗 (ohm) ?(2*3.14159) ?F (工作频率) = 360 ?(2*3.14159) ?7.06 = 8.116mH 据此可以算出绕线圈数： 圈数 = [电感量* { ( 18*圈直径(吋)) + ( 40 * 圈长(吋))}] ?圈直径 (吋) 圈数 = [8.116 * {(18*2.047) + (40*3.74)}] ?2.047 = 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。。 空心线圈电感量计算公式: l=(0.01*D*N*N)/(L/D+0.44) 线圈电感量 l单位: 微亨 线圈直径 D单位: cm 线圈匝数 N单位: 匝 线圈长度 L单位: cm 频率电感电容计算公式: l=25330.3/[(f0*f0)*c] 工作频率: f0 单位:MHZ 本题f0=125KHZ=0.125 谐振电容: c 单位:PF 本题建义c=500...1000pf 可自行先决定,或由Q 值决定 谐振电感: l 单位: 微亨 线圈电感的计算公式 作者：线圈电感的计算公式转贴自：转载点击数：299 1。针对环行CORE，有以下公式可利用: (IRON) L=N2．AL L= 电感值（H) H-DC=0.4πNI / l N= 线圈匝数(圈)
线圈及变压器的基本知识
线圈及变压器的基本知识 三、变压器的材料 要绕制一个变压器我们必须对与变压器有关的材料要有一定的认识，为此这里我就介绍一下这方面的知识。 1、铁心材料： 变压器使用的铁心材料主要有铁片、低硅片，高硅片的钢片中加入硅能降低钢片的导电性，增加电阻率，它可减少涡流，使其损耗减少。我们通常称为加了硅的钢片为硅钢片，变压器的质量所用的硅钢片的质量有很大的关系，硅钢片的质量通常用磁通密度B来表示，一般黑铁片的B值为6000-8000、低硅片为9000-11000，高硅片为12000-16000。 2、绕制变压器通常用的材料有 漆包线，沙包线，丝包线，最常用的漆包线。对于导线的要求，是导电性能好，绝缘漆层有足够耐热性能，并且要有一定的耐腐蚀能力。一般情况下最好用Q2型号的高强度的聚脂漆包线。 3、绝缘材料 在绕制变压器中，线圈框架层间的隔离、绕阻间的隔离，均要使用绝缘材料，一般的变压器框架材料可用酚醛纸板制作，层间可用聚脂薄膜或电话纸作隔离，绕阻间可用黄腊布作隔离。 4、浸渍材料： 变压器绕制好后，还要过最后一道工序，就是浸渍绝缘漆，它能增强变压器的机械强度、提高绝缘性能、延长使用寿命，一般情况下，可采用甲酚清漆作为浸渍材料。 电感量及允许误差 系指用产品技术规范所要求的频率测量的电感标称数值，电感是以亨利、毫亨、微亨、纳亨为量值单位，误差细分为：F级（±1%），G级（±2%），H级 （±3%），J级（±5%），K级（±10%），L级（±15%），M级（±20%），P级（±25%）。 N级（±30%）。但普通常用J，K，M级。 ■测量频率 要想正确测量电感器的L,Q,SRF值, 必须按规定在被测电感上施加交变电流, 这个交变电流的频率越接近该电感的实际工作频率越好。目前, 电感量单位 已小至纳亨级(NH), 因此要求测量仪器的频率已高达3G。 ■直流电阻 除功率电感器不测直流电阻（只检查导线规格），其它电感器按要求规定最大直流电阻，一般越小越好。 ■最大工作电流
RLC串联谐振频率及其计算公式
R L C串联谐振频率及其计算公式 2009-04-21 09:51 串联谐振是指所研究的串联电路部分的电压和电流达到同相位,即电路中电感的感抗和电容的容抗在数值上时相等的,从而使所研究电路呈现纯电阻特性,在给定端电压的情况下,所研究的电路中将出现最大电流,电路中消耗的有功功率也最大. 1. 谐振定义：电路中L、C 两组件之能量相等，当能量由电路中某一电抗组件释 出时，且另一电抗组件必吸收相同之能量，即此两电抗组件间会产生一能量脉动。 2. 电路欲产生谐振，必须具备有电感器L及电容器C 两组件。 3. 谐振时其所对应之频率为谐振频率(resonance)，或称共振频率，以f r表示之。 4. 串联谐振电路之条件如图1所示：当Q=Q I2X L = I2 X C也就是 X L =X C 时，为R-L-C 串联电路产生谐振之条件。 图1 串联谐振电路图 5. 串联谐振电路之特性： (1) 电路阻抗最小且为纯电阻。即Z =R+jX L jX C=R (2) 电路电流为最大。即 (3) 电路功率因子为1。即 (4) 电路平均功率最大。即P=I2R (5) 电路总虚功率为零。即Q L=Q C Q T=Q L Q C=0 6. 串联谐振电路之频率： (1) 公式：
(2) R - L -C 串联电路欲产生谐振时，可调整电源频率f 、电感器L 或电容器C 使其达到谐振频率f r ，而与电阻R完全无关。 7. 串联谐振电路之质量因子： (1) 定义：电感器或电容器在谐振时产生的电抗功率与电阻器消耗的平均功率 之比，称为谐振时之品质因子。 (2) 公式： (3) 品质因子Q值愈大表示电路对谐振时之响应愈佳。一般Q值在10～100 之间。 8. 串联谐振电路阻抗与频率之关系如图(2)所示： (1) 电阻R 与频率无关，系一常数，故为一横线。 (2) 电感抗X L=2 π fL ，与频率成正比，故为一斜线。 (3) 电容抗与频率成反比，故为一曲线。 (4) 阻抗Z = R+ j(X L X C) 当 f = f r时，Z = R 为最小值，电路为电阻性。 当f ＞f r时，X L＞X C，电路为电感性。
详解滤波电容的选择及计算
电源滤波电容的选择与计算 电感的阻抗与频率成正比,电容的阻抗与频率成反比.所以,电感可以阻扼高频通过,电容可 以阻扼低频通过.二者适当组合,就可过滤各种频率信号.如在整流电路中,将电容并在负载 上或将电感串联在负载上,可滤去交流纹波.。电容滤波属电压滤波，是直接储存脉动电压来平滑输出电压，输出电压高，接近交流电压峰值；适用于小电流，电流越小滤波效果越好。电感滤波属电流滤波，是靠通过电流产生电磁感应来平滑输出电流，输出电压低，低于交流电压有效值；适用于大电流，电流越大滤波效果越好。电容和电感的很多特性是恰恰相反的。 一般情况下，电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号，但即使是低频信号，其频率也分为了好几个数量级。因此为了适合在不同频率下使用，电解电容也分为高频电容和低频电容（这里的高频是相对而言）。 低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波，其工作频率与市电一致为50Hz；而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波，其工作频率为几千Hz到几万Hz。当我们将低频滤波电容用于高频电路时，由于低频滤波电容高频特性不好，它在高频充放电时内阻较大，等效电感较高。因此在使用中会因电解液的频繁极化而产生较大的热量。而较高的温度将使电容内部的电解液气化，电容内压力升高，最终导致电容的鼓包和爆裂。 电源滤波电容的大小，平时做设计，前级用4.7u,用于滤低频，二级用0.1u，用于滤高频，4.7uF的电容作用是减小输出脉动和低频干扰，0.1uF的电容应该是减小由于负载电流瞬时变化引起的高频干扰。一般前面那个越大越好，两个电容值相差大概100倍左右。电源滤波，开关电源，要看你的ESR(电容的等效串联电阻)有多大，而高频电容的选择最好在其自谐振频率上。大电容是防止浪涌，机理就好比大水库防洪能力更强一样；小电容滤高频干扰，任何器件都可以等效成一个电阻、电感、电容的串并联电路，也就有了自谐振，只有在这个自谐振频率上，等效电阻最小，所以滤波最好！ 电容的等效模型为一电感Ｌ，一电阻Ｒ和电容Ｃ的串联， 电感Ｌ为电容引线所至，电阻Ｒ代表电容的有功功率损耗，电容Ｃ． 因而可等效为串联ＬＣ回路求其谐振频率，串联谐振的条件为WL=1/WC,W=2*PI*f,从而得到此式子f=1/(2pi*LC)．，串联ＬＣ回路中心频率处电抗最小表现为纯电阻，所以中心频率处起到滤波效果．引线电感的大小因其粗细长短而不同，接地电容的电感一般是１ＭＭ为10nＨ左右，取决于需要接地的频率.
耦合电感和理想变压器
第十四章 耦合电感和理想变压器 14－1 耦合电感及其伏安关系 一、单个线圈的电感 11()i f i N N Li d di u L dt dt ψψφψφψ==== =设单个线圈的磁链为，它是电流的函数 若线圈匝数为，则磁链与磁通（）的关系为 磁通的参考方向与电流的参考方向采用关联方向，即符合右手螺旋定则。如 图14.1-1所示。 二、耦合电感 当两个线性的时不变电感线圈L 1与L 2相距很近时，就有磁场的耦合作用，每个线圈的磁链不仅与该线圈本身的电流也与邻近线圈的电流有关，即在满足条件 1）两个电感线圈都是线性的时不变电感线圈； 2）线圈周围媒质为非铁磁性物质； 3）磁通与电流参考方向关联（符合右手螺旋定则）有 111122222211()()() ()()() t L i t M i t t L i t M i t ψψ=±=± 其中：1）M 12、M 21称为互感，单位为亨（H ）。可以证明 M 12=M 2
11211222 22()()d di di u t L M dt dt dt d di di u t L M dt dt dt ψψ= =±==± 当电压、电流参考方向关联，自磁通与互磁通参考方向一致（磁通相助）时，互感电压项取正；当自磁通与互磁通参考方向不一致（磁通相消）时，互感电压项取负。自感电压总带正号。 2）同名端 当电流分别从两线圈各自的某端同时流入(或流出)时，若两者产生的磁通相助，则这两端称为两互感线圈的同名端， 用标志“·”或“*”表示。 如图14.1-3和14.1-4所示 若电流的参考方向由线圈的同名端指向另一端，那么，这个电流在另一线圈内产生的互感电压参考方向也应由该线圈的同名端指向另一端。这就是说：电流 i 1与 1di M dt 的参考方向对同名端一致。如果i 1指向相反，则 1di M dt 的指向也必 须相反 。 对图14.1-3有 1211di di u L M dt dt =+ 2122di di u L M dt dt =+ 对图14.1-4有 1211di di u L M dt dt =- 2122di di u L M dt dt =- 结论：当电压、电流均采用关联的参考方向时，若电流(i 1、i 2)皆由同名端入(出)，M 为正；电流(i 1、i 2)是一入一出，则M 为负。 例14.1 图14.1-5(a )所示电路，已知R 1=10Ω，L 1=5H, L 2=2H, M =1H ，i 1(t )波形如图14.1-5(b )所示。试求电流源两端电压u ac (t )及开路电压u de (t )。
4.变压器与电感器的设计要点
损耗确认：在3.2:节已对反激变压器的损耗进行了分析，但如何确 认实际的情况，只有实测原副边绕组和磁芯的温度，而且要在无风的条件下测量，并根据温度进行改进，使铜损等于铁损，且原副边的铜损相等。但实测原副边绕组的温度很困难，所以，要保证原副边绕组的铜损相等，必须按原副边绕组总的铜面积相等的原则选定线径。 磁芯尺寸：要知道磁芯的尺寸是经过反复优化而确定的，目的是传输更大的功率和减小寄生参数，所以，在使用磁芯时，窗口一定要用满，如原副边绕组一定要绕满窗口，否则就一定会有不妥之处，如选的磁芯型号过大等等。 半匝：在多绕组输出时，偶尔会为得到准确的输出电压而使用半匝，但要搞清楚半匝的本质，从电流必须流过完整的回路角度看，半匝其实并不真正存在，只是另一半是由其余线路来充当而已。这样一来，漏感大增是肯定的，故此，半匝不能在主要绕组上使用。另外还有安规方面的问题。所以要慎用半匝。
线路对漏感有惊人的影响，特别是变压器匝比较大时，所以，良好的布线是保 证漏感较小的前提，因此，变压器漏感的测量要在PCB 板上进行，在输出二极 管D 和电解电容C 的位置，要用短粗铜线短接，这样测ab 点之间的漏感值才是 在电路中起作用的漏感，千万不要被错 误的测量而误导。漏感测量：为了减小漏感，我们花费很大的精力在变压器上进行改善，并测得有不超过2~3%的漏感，深感欣慰。但不要忘记， PCB Q Vin+C Np Ns Vo+Vo-a b D 脉冲丢失：反激变换器在轻载或空载时，会有脉冲丢失的现象，其原因是反激变压器开通一次所存的能量超过负载的需求，电压环的误差放大器处于随机工作状态所致。 增大电感量会有改善，但只增电感量会有其他问题产生，所以，还是在电路上寻找改善的办法，如增大D max 、降低f s 、增加假负栽、加大电流前沿尖峰的削减等等。
BOOST升压电路的电感、电容计算
BOOST升压电路的电感、电容计算 已知参数： 输入电压：12V --- Vi 输出电压：18V ---Vo 输出电流：1A --- Io 输出纹波：36mV --- Vpp 工作频率：100KHz --- f 1：占空比 稳定工作时，每个开关周期，导通期间电感电流的增加等于关断期间电感电流的减少，即 Vi*don/(f*L)=(Vo+Vd-Vi)*(1-don)/(f*L),整理后有 don=(Vo+Vd-Vi)/(Vo+Vd),参数带入，don=0.572 2：电感量 先求每个开关周期内电感初始电流等于输出电流时的对应电感的电感量 其值为Vi*(1-don)/(f*2*Io) ，参数带入，Lx=38.5uH, deltaI=Vi*don/(L*f)，参数带入，deltaI=1.1A 当电感的电感量小于此值Lx时，输出纹波随电感量的增加变化较明显， 当电感的电感量大于此值Lx时，输出纹波随电感量的增加几乎不再变小， 由于增加电感量可以减小磁滞损耗，另外考虑输入波动等其他方面影响取L=60uH， deltaI=Vi*don/(L*f),参数带入，deltaI=0.72A， I1=Io/(1-don)-(1/2)*deltaI,I2= Io/(1-don)+(1/2)*deltaI， 参数带入，I1=1.2A,I2=1.92A 3：输出电容：
此例中输出电容选择位陶瓷电容，故 ESR可以忽略 C=Io*don/(f*Vpp),参数带入， C=99.5uF，3个33uF/25V陶瓷电容并联 4：磁环及线径： 查找磁环手册选择对应峰值电流I2=1.92A时磁环不饱和的适合磁环Irms^2=(1/3)*(I1^2+I2^2-I1*I2)，参数带入，irms=1.6A 按此电流有效值及工作频率选择线径 其他参数： 电感：L 占空比：don 初始电流：I1 峰值电流：I2 线圈电流：Irms 输出电容：C 电流的变化：deltaI 整流管压降：Vd
第三章 电 容 和 电 感
第三章电容和电感 3．1 电场和电场强度 设计课时 2课时 教学目的：授课形式1．理解电场及电场的性质。 2．掌握电场强度、及电场的表示 3．理解匀强电场的性质 讲授 教学重点：授课对象1．电场及电场的性质 2．电场强度、及电场的表示 教学难点： 电场强度、及电场的表示 教学内容参考教法 复习：[1]复习自然界两种电荷及相互作用 [2]结合初中所学磁极间相互作用及磁场 引入电荷间的作用通过电场：电场和电场强度 一、电场： [1]小结:两种电荷:正、负两种。同种排斥，异种吸引。 引导：电荷间力的作用不需接触，如何作用？类比磁场，地球引力场：说明电荷周围存在着电场，电荷间作用是通过电场实现的。 [2]电场：电场是客观存在的一种物质，看不见，摸不着。 电场的特性：对放入其中的电荷具有电场力作用； 电荷在电场力作用下移动，电场力做功，即电场具有能量 二、电场强度： 衡量电场的强弱，利用放入电场中电荷所受电场力大小来反映。 1、点电荷电场中的受力：检验电荷：为研究电场的作用，引入一个电荷量和体积都很小的点电荷。将检验电荷+q放于点电荷电场，结论： [1]+q在电场中不同位置所受电场力大小及方向不同。 [2]电场中同一点，不同电荷量的检验电荷所受电场力不同，但与电荷量比值为一常数；不同点，一般不同。 结论：F/q是一个只与电场本身性质有关，而与检验电荷无关的量，该比值可用于表示电场的强弱。 2、电场强度：放入电场中某一点的点电荷所受电场力与它的电荷量的比值，叫这一点的电场强度，简介场强。 意义：场强在数值上等于单位电荷所受电场力大小。 公式：提问 强调磁场方向
单位：电场力：N；电量：C；电场强度：N/C 电场强度为矢量：场强的方向规定电场中某点的场强方向与正电荷在该点的受力方向相同。 负电荷受力方向与场强方向相反 三、电场线 由磁场中的磁感线描述磁场引入电场线 定义：在电场中画一些假想的曲线，使曲线上每一点的切线方向都与该点的场强方向相一致。画图3-2说明电场线的方向。 说明：[1]电场线实际不存在，为研究方便引入的。 [2]电场线始于正电荷，终止于负电荷。 [3]电场疏密程度反映场强大小，越密场强越大，越疏场强越小。 常见电场的电场线：投影Page 61 图3-3介绍 四、匀强电场：电场中各点场强大小及方向都相同。 两彼此靠近、带等量异种电荷的平行板之间中央部分可近似为匀强电场。匀强电场的电场线：强调特征平行、均匀等间距及含义。右图示。 五：电场力： 电量为q的带电体在电场E的电场中所受电场力F：F = Eq 例：电场中某点场强E = 6×105N/C,则放于该点点电荷q =5×10-10C检验电荷所受电场力大小？ 解：F = E q = 6×105N/C×5×10-10C = 3×10-4N 总结： 通过本节学习要能理解电荷间的作用是通过电场作用，掌握电场的性质和特征，电场强度及电场线的描述方法，并理解匀强电场的特点。类比磁场方向说明类比磁感线 作 业 学生练习讨论：Page 62 No1-5 课 后 反 思
电感和反激变压器设计
电感和反激变压器设计 滤波电感，升压电感和反激变压器都是“功率电感”家族的成员。它们的功能是从源取得能量，存储在磁场中，然后将这些能量（减去损耗）传输到负载。反激变压器实际上是一个多绕组的耦合电感。与上一章变压器不同，变压器不希望存储能量，而反激变压器首先要存储能量，再将磁能转化为电能传输出去。耦合滤波电感不同于反激变压器，反激变压器先储能后释放；而耦合滤波电感同时储能，同时释放。 8.1 应用场合 应用电路拓扑、工作频率以及纹波电流等不同，电感设计考虑的因素也不同。用于开关电源（参看图8-1）的电感有： ①单线圈电感－输出滤波电感（Buck ）、升压电感（Boost ）、反激电感（Buck-Boost ）和输入滤波电感。 ②多线圈电感－耦合输出滤波电感、反激变压器。 ③EMI 共模滤波电感。电路中，电感有两个工作模式（图8-2）： ①电感电流断续模式－瞬时安匝（在所有线圈中）在每个开关周期内有一部分时间停留在零状态。②电感电流连续模式－在一个周期内，电感电流尽管可以过零（如倍流电路中滤波电感），电感的安匝（磁势） 没有停留在零的时间。 在电流连续模式中，纹波电流通常非常小（同步整流除外）， 线圈交流损耗和磁芯交流损耗一般不重要，尽可能选择较大的磁 通密度以便减少电感的体积，饱和是限制选择磁通密度大小的主 要因素。但在电流断续模式中交流损耗占主导地位，磁芯和线圈 设计与第7章正激变压器相似，主要考虑的是磁芯损耗和线圈的交直流损耗引起的温升和对效率的影响。 8.1.1输出滤波电感（Buck ） 正激类输出滤波电感和Buck 变换器输出电感（图8-1(a)）相同， 一般工作在电流连续模式(图8-2(b))。电感量为 L U T I U T kI U D D kfI o of o of o i o ≥== ??212() (8-1) 式中 U i －电感输入端电压(V)； D －T on /T －占空度； U o ＝DU i －输出电压(V)； f =1/T －开关频率（Hz ）； I o －输出电流（A ）； T on , T of =T - T on －输入电压的高电平（导通）时间和低电平（截止）时间。k =ΔI /2I o 。 允许的纹波电流ΔI 越小，即k 越小，电感L 越大，电流纹波越小，可以选择较小的滤波电容； U o U o U o o (d)反激变压器 图8-1 电感应用 I (b)连续模式图8-2 电感电流模式