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等效電路里面的電感作用如何理解

2019-01-31

電感是非常重要的電子元器件,在很多地方用得上,如等效電路,等效電路又稱“等值電路”,在同樣給定條件下,可代替另一電路且對外性能不變的電路。電機、變壓器等電氣設備的電磁過程可用其相應的等效電路來分析研究。等效電路是將一個復雜的電路,通過電阻等效、電容等效,電源等效等方法,化簡成具有與原電路功能相同的簡單電路。這個簡單的電路,稱作原復雜電路的等效電路 。

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直流電阻是卷線電阻居主的電阻,這里作為條件標明有±20%容許差。額定電流是需要仔細確認條件的項目之一。其中一項規定了直流疊加容許電流,該電感的情況下,表示直流疊加的電感值為-30%的電流值的最大值。不同的制造商/產品,其條件也不同(-10%~-30%)。作為另一個額定電流,規定了溫度上升容許電流。規定了施加直流電流時的溫度上升達40℃的電流值的最大值,該項條件也因制造商/產品而不同(20℃~40℃)。

關于額定電流,還有一點需要注意。并非每個制造商/每種產品都提供直流疊加容許電流和溫度上升容許電流這兩項。一般來說,僅提供其中一項時,可以認為從額定角度規定了其中較小的一項,為了保險起見還是向制造商確認一下比較好。由于額定電流是重要的項目,因此我再稍微詳細說明一下。下圖是表示直流疊加和溫度上升特性與最大值、typ值、余量的關系的圖。

以直流疊加容許電流為例進行說明。溫度上升容許電流的思路也是相同的。該例中的直流疊加容許電流是作為使直流電流增加、電感值為-30%、即降低30%時的電流規定的。不僅局限于電感,產品個體間一定會存在值的波動。typ值就是其中一個代表性的值。保證值是規定所容許的最大值及/或最小值的值。因此,是對typ值具有余量的值。進行實測的話,多數值是接近typ值的,但其中也包括接近最大值、最小值的個體。

除規格理解外,為了解電感的基本特性,還需要知道等效電路與各成分。講電容器時,介紹過ESR和ESL等寄生成分及其影響,電感同樣也有寄生成分。使用等效電路進行說明。Rdc主要是卷線的直流電阻,也被稱為“銅損”。這是與電感串聯的成分。Rac主要是鐵芯材料的損耗,也被稱為“鐵損”。如電容與電阻所表示的,具有頻率特性。頻率高則阻抗下降,損耗增加。絕緣電阻是對應于泄漏電流的直流電阻。電容是由于卷線被聚氨酯等薄膜絕緣,因此卷線與夾著絕緣物的導體、即電容器的構造相同而產生的。該線間電容是主要電容,對諧振點有很大影響。

Q是表示電感性能的指標。用R(Rac)除X(= ωL)的值表示對于頻率有多少損耗。由公式可知,當R(Rac/鐵損)小時Q變大。通過頻率與電阻/阻抗的圖表來表示電感的基本特性。這是6mm見方、高度2mm的4.7?F電感例。紅線為Rac/鐵損。藍線為阻抗,綠線為X(ωL)。如前所述,由于具有電容,因此有諧振點。綠線X在諧振點之后的頻率表示電容器主體的特性,頻率越高阻抗越低。Rac隨頻率上升而增加。Rdc為直流(零Hz)時的Rac。


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