EMC中的電感器：簡(jiǎn)介

本文介紹了電感器的基本知識(shí)，電磁學(xué)理論和實(shí)踐中的基本組件?；仡櫫嘶镜奈锢矶梢约艾F(xiàn)實(shí)世界中的一些電感示例。

什么是電感器?

能源有不同類(lèi)型：熱能，核能，化學(xué)能，電能，機(jī)電能等。有些材料(例如磁鐵)具有固有的磁能。此外，有些組件可以臨時(shí)存儲(chǔ)磁場(chǎng)中的能量。這些組件稱(chēng)為電感器，它們以各種形狀和尺寸存在。

電感

對(duì)循環(huán)電流產(chǎn)生反壓的電路元件表現(xiàn)出電感特性。該電壓稱(chēng)為自感應(yīng)電壓(Uemf)或電動(dòng)勢(shì)(EMF)，它與電流的變化速度成比例[1]。

L是亨利[H]中的電感，Uemf是電感上的電壓，di/ dt是電流的變化率，單位為安培/秒。

字母L的起源來(lái)自海因里希·倫茨(HeinrichLenz)，他說(shuō)電路中的感應(yīng)電壓趨向于抵抗電流的變化。負(fù)號(hào)是由于反對(duì)派。電感(L)的單位為亨利[H]，[H]= [Vs /A]，其中[V]代表電壓，[s]代表秒，[A]代表電流。線圈的電感取決于不同的因素，例如幾何形狀，材料，繞組匝數(shù)或完成繞組的方式。

當(dāng)開(kāi)關(guān)更改其位置時(shí)會(huì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(UMF)電壓。

如果電動(dòng)勢(shì)是在電流變化的同一條導(dǎo)體中引起的，那么我們將討論自感。另一方面，如果力出現(xiàn)在不同的導(dǎo)體上，那么我們將討論互感[2]。后一種屬性可用于變壓器，電磁爐或進(jìn)行無(wú)線充電。

自感和互感之間的比較[2]。

電感類(lèi)型

市場(chǎng)上存在各種尺寸，形狀和材料的電感器。即使所有這些電感器的物理概念相同，每種電感器也有不同的用途。電感器的具體應(yīng)用將在以后的文章中進(jìn)行回顧。電感器的形狀和類(lèi)型將由磁芯給出。所有電感器都是在鐵芯上放置單個(gè)或多個(gè)繞組的，即使該鐵芯是由空氣制成的。用于鐵芯的典型材料是鐵氧體，鐵粉或MnZn。每種材料具有不同的磁導(dǎo)率(μ)，即磁芯周?chē)写磐康哪芰?。除了材料之外，形狀也很關(guān)鍵，其選擇將取決于能量轉(zhuǎn)移的要求，最大電流，應(yīng)用和電磁輻射等。形狀，大小有效滲透率。

不同類(lèi)型的電感器。

電感器種類(lèi)繁多。在上圖中從左到右：環(huán)形線圈(銅線繞“甜甜圈”磁芯纏繞)，空芯電感器(不帶磁芯的導(dǎo)線線圈)，PCB表面安裝(SMD)帶磁芯的功率線圈電感器，鐵氧體磁珠作為鉗位鐵氧體(用于夾持電纜)，鐵氧體磁珠作為PCB表面貼裝(SMD)鐵氧體磁珠。

實(shí)際電感

在理想情況下，電感純粹是電感，信號(hào)頻率和振幅在它們之間循環(huán)獨(dú)立。在現(xiàn)實(shí)世界中，由于物理性質(zhì)和構(gòu)建方式，存在寄生成分：

電阻[R 。帶有電阻率(電阻路徑)的絕緣銅線繞組

電容?。絕緣的銅線彼此靠近放置，每個(gè)繞組圍繞一個(gè)芯線，從而構(gòu)建一個(gè)電容器(以線絕緣為電介質(zhì)材料的線與線之間的電容)

磁導(dǎo)率μr。芯材(磁性或非磁性)會(huì)隨著磁通密度的增加和溫度的變化而改變其磁導(dǎo)率。這導(dǎo)致電感L的變化。

除了電感值(它限制了要存儲(chǔ)的最大能量)之外，這些寄生元件還將限制電感器的實(shí)際使用。

理想電感。

真正的電感器。

如果考慮電感的寄生元件R和C，則總阻抗Z如下[1]：

通常，寄生電阻R相當(dāng)?shù)?，因此可以忽略不?jì)。

在(平行)諧振頻率處，分母將為零，從而產(chǎn)生最大阻抗。那個(gè)頻率是：

從這一點(diǎn)出發(fā)，電感的電容成分將占主導(dǎo)，并且電感將不再充當(dāng)電感，呈現(xiàn)出電容性阻抗。因此，需要將電路設(shè)計(jì)為在諧振頻率以下工作。

帶有寄生元件R和C的實(shí)際電感器的阻抗Z與頻率f的關(guān)系[1]。

應(yīng)用領(lǐng)域

電感器用于許多不同的應(yīng)用中，因此此處僅列出了EMC的相關(guān)示例：

濾波：電感器，電容器和電阻器的組合非常適合衰減和消除不希望的信號(hào)。追求電磁兼容性(EMC)時(shí)，電感器起著至關(guān)重要的作用。

隔離：感應(yīng)電流從一個(gè)電感器流到另一個(gè)電感器的能力有助于解耦電氣路徑。變壓器是建筑開(kāi)關(guān)電源(SPMS)的基本組件。

結(jié)論

本文介紹了電感器的基本原理及其一些應(yīng)用。電感器是所有電子產(chǎn)品中的關(guān)鍵組件。在接下來(lái)的續(xù)集博客文章中，我們將介紹電感器的一些更具體的應(yīng)用以及它們?nèi)绾螏椭巩a(chǎn)品符合EMC要求，持續(xù)關(guān)注雷卯電子。