電感器的三個(gè)主要特性:特性1:電感器電流的逐漸變化。特性2:電感的自感特性會(huì)阻礙電流變化。當(dāng)電流突變時(shí)，電感的自感特性會(huì)阻礙電流突變，且方向與電流方向相反。特征3:電感類似于電容。電感可以用來(lái)儲(chǔ)存能量，它本身不消耗能量。然而，電感和電容是不同的，因?yàn)殡姼幸噪娏鞯男问酱鎯?chǔ)能量，而電容以電壓/電荷數(shù)的形式存儲(chǔ)能量。因此，電感是電流源，電流源兩端的電流不會(huì)突然變化，而電容是電壓源，兩端的電壓不會(huì)突然變化。電感原理的理論分析上圖顯示了電感的簡(jiǎn)單視圖。當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，12V對(duì)電感充電，電感將產(chǎn)生與電流方向相反的自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流變化(自感電動(dòng)勢(shì)的大小受電流變化幅度的影響)。電流變化越明顯，自感電動(dòng)勢(shì)就越明顯。自感電動(dòng)勢(shì)將在電感器兩端產(chǎn)生“上”和“下”的感應(yīng)電壓(如上圖所示)，從而防止12V對(duì)其充電，從而**電流的突然變化。2上圖中的問(wèn)題:如上圖所示，如果開關(guān)S2突然關(guān)斷，電感的自感特性會(huì)阻礙電流的突變，電感的電動(dòng)勢(shì)與電流方向相反。此時(shí)，?電感兩端將產(chǎn)生“上”、“下”的感應(yīng)電壓——如上圖所示。如果不受限制，這種突然變化的電壓可能會(huì)損壞電路上的其他器件。?為了保護(hù)電路上可能存在的其他元件免受自感電動(dòng)勢(shì)的損壞，必須提供一個(gè)釋放自感電動(dòng)勢(shì)的電路，如下圖所示?！矣捎谠黾恿硕O管D3，穿心電感規(guī)格，進(jìn)行箝位保護(hù)，防止自感電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)的電壓此時(shí)與e極∴相碰撞，如果電感二次電壓高于(12V±0.7v)，二極管D3導(dǎo)通，電感二次被箝位的較高電壓將被接收到12v電源中，有效保護(hù)電路上的其他器件。
設(shè)計(jì)定制電感
電感值決定轉(zhuǎn)換器中的紋波電流。圖3示出了具有兩個(gè)不同紋波值的偽l-真，一個(gè)是負(fù)載電流的20%，另一個(gè)是負(fù)載電流的80%。有了現(xiàn)關(guān)設(shè)備和高質(zhì)量的輸出電容，任何設(shè)計(jì)都可以很好地工作。紋波為80%的小電感具有更好的磁效率，但峰值電流會(huì)更高，輸出電壓紋波會(huì)更大。整體性能的真實(shí)數(shù)字可以像[3]中一樣快速地進(jìn)行模擬，R棒電感規(guī)格，并通過(guò)測(cè)量每種情況下的實(shí)際硬件進(jìn)行驗(yàn)證。在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換器時(shí)，我們可以輕松更換磁性元件，以便快速評(píng)估各種設(shè)計(jì)。選擇正確的電感值是一個(gè)迭代過(guò)程。在鐵芯和繞組設(shè)計(jì)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)每個(gè)值之前，選擇的全部意義并不明顯，因此在評(píng)估磁迭代之前，不要確定電感的值。
要設(shè)計(jì)的電感器的基本元件如圖4所示。我們需要選擇磁芯面積、匝數(shù)、磁芯材料和間隙來(lái)設(shè)計(jì)電感。我們采取的步是選擇磁芯區(qū)域。每種設(shè)計(jì)都可以提供非常寬的磁芯區(qū)域。我們鼓勵(lì)初級(jí)設(shè)計(jì)師嘗試不同的評(píng)估，以快速獲得經(jīng)驗(yàn)并建立知識(shí)庫(kù)。圖5顯示了選擇范圍。低端受到間隙大小(您不希望它太大)和電感熱性能的限制。如果冷卻效果好并且設(shè)計(jì)空間非常緊湊，您將選擇范圍底部的核心面積值。
醉的大面積是醉的小面積的25倍。超過(guò)這個(gè)尺寸，磁芯中的間隙變得太小而無(wú)法控制，并且浪費(fèi)了磁芯面積。隨著尺寸越來(lái)越大，部件的溫度將降低。大多數(shù)磁學(xué)手冊(cè)、教科書和手冊(cè)試圖將可用磁芯面積的范圍縮小到給定能量存儲(chǔ)的單一值。這是人為的限制，因?yàn)樵谶@些設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中沒(méi)有冷卻輸入。***愿意嘗試現(xiàn)有的產(chǎn)品系列，并至少針對(duì)幾種不同的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，以理解選擇的意義。
對(duì)于降低L電壓的例子，我們首先計(jì)算電感乘以峰值電流的平方。取值7μH，圖3所示的峰值電流為25A。然后將產(chǎn)品標(biāo)繪在圖5的x軸上，所用的小磁芯面積約為0.45cm2。然后選擇的磁芯是Ferroxcube或TDK的RM8磁芯，如圖1所示。內(nèi)核始終可用，是電力行業(yè)的熱門選擇。
眾所周知，電感在電路中具有一定的濾波功能，所以在制作電磁干擾濾波器的電感時(shí)，要注意減小電感上的雜散電容的問(wèn)題。電感器上的雜散電容來(lái)自兩個(gè)方面，一個(gè)是線圈的匝間電容，另一個(gè)是繞組和磁芯之間的電容，因此有必要從這兩個(gè)方面來(lái)降低電感器的雜散電容。首先，如果它是磁芯導(dǎo)體，穿心電感規(guī)格，繞組和磁芯之間的電容應(yīng)該首先減小。具體方法是在繞組和磁芯之間增加一層低介電常數(shù)的絕緣材料，以增加繞組和磁芯之間的距離。其次，為了減小匝間電容，線圈的繞制方法非常重要。讓我們來(lái)談?wù)劺p繞線圈時(shí)應(yīng)該特別注意的問(wèn)題:1。在空間允許的情況下，盡量使用較大的磁芯，電感規(guī)格，這樣可以使線圈成為單層，增加每匝之間的距離，并有效降低匝間電容。2.線圈的輸出端和輸入端應(yīng)該相互遠(yuǎn)離。無(wú)論制作何種電感，電感線圈的輸入和輸出都應(yīng)遠(yuǎn)離對(duì)方，否則當(dāng)頻率較高時(shí)，輸入和輸出之間的電容會(huì)使整個(gè)電感短路。3.對(duì)于多層纏繞法。一個(gè)線圈的匝數(shù)越多，當(dāng)它必須纏繞成多層時(shí)，它應(yīng)該向一個(gè)方向纏繞，纏繞時(shí)重疊，同時(shí)纏繞。纏繞一層后不要再回到第二層，這樣會(huì)產(chǎn)生很大的寄生電容，降低電感的濾波效果。4.分段纏繞。線圈分段纏繞在磁芯上，因此每個(gè)部分的電容較小，總寄生電容是串聯(lián)的兩個(gè)部分的寄生電容，比每個(gè)部分的寄生電容小得多。5.多個(gè)電感器串聯(lián)連接。有時(shí)，在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要更高要求的濾波器。此時(shí)，一個(gè)大電容可以分解成一個(gè)較大的電感和幾個(gè)電感較小的小電感。在電路中串聯(lián)電感可以擴(kuò)大電感的帶寬，但也會(huì)增加電路的成本。
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