電感

什么是電感器、變壓器? 　　電感器（電感線圈）和變壓器均是用絕緣導線（例如漆包線、紗包線等）繞制而成的電磁感應元件，也是電子電路中常用的元器件之一，相關產(chǎn)品如共膜濾波器等。

一、自感與互感

　　（一）自感 　　當線圈中有電流通過時，線圈的周圍就會產(chǎn)生磁場。當線圈中電流發(fā)生變化時，其周圍的磁場也產(chǎn)生相應的變化，此變化的磁場可使線圈自身產(chǎn)生感應電動勢（電動勢用以表示有源元件理想電源的端電壓），這就是自感。 　?。ǘ┗ジ?　　兩個電感線圈相互靠近時，一個電感線圈的磁場變化將影響另一個電感線圈，這種影響就是互感?；ジ械拇笮∪Q于電感線圈的自感與兩個電感線圈耦合的程度。

二、電感器的作用與電路圖形符號

　?。ㄒ唬╇姼衅鞯碾娐穲D形符號 　　電感器是用漆包線、紗包線或塑皮線等在絕緣骨架或磁心、鐵心上繞制成的一組串聯(lián)的同軸線匝，它在電路中用字母"L"表示，圖6-1是其電路圖形符號。（二）電感器的作用 　　電感器的主要作用是對交流信號進行隔離、濾波或與電容器、電阻器等組成諧振電路。

三、變壓器的作用及電路圖形符號

　?。ㄒ唬┳儔浩鞯碾娐穲D形符號 　　變壓器是利用電感器的電磁感應原理制成的部件。在電路中用字母"T"（舊標準為"B"）表示，其電路圖形符號如圖6-12所示。 　　（二）變壓器的作用 　　變壓器是利用其一次（初級）、二次（次級）繞組之間圈數(shù)（匝數(shù)）比的不同來改變電壓比或電流比，實現(xiàn)電能或信號的傳輸與分配。其主要有降低交流電壓、提升交流電壓、信號耦合、變換阻抗、隔離等作用。 　?。ㄒ唬╇姼衅鞯慕Y構與特點 　　電感器一般由骨架、繞組、屏蔽罩、封裝材料、磁心或鐵心等組成。 　　1．骨架 骨架泛指繞制線圈的支架。一些體積較大的固定式電感器或可調(diào)式電感器（如振蕩線圈、阻流圈等），大多數(shù)是將漆包線（或紗包線）環(huán)繞在骨架上，再將磁心或銅心、鐵心等裝入骨架的內(nèi)腔，以提高其電感量。 　　骨架通常是采用塑料、膠木、陶瓷制成，根據(jù)實際需要可以制成不同的形狀。 　　小型電感器（例如色碼電感器）一般不使用骨架，而是直接將漆包線繞在磁心上。 　　空心電感器（也稱脫胎線圈或空心線圈，多用于高頻電路中）不用磁心、骨架和屏蔽罩等，而是先在模具上繞好后再脫去模具，并將線圈各圈之間拉開一定距離。 　　2．繞組 繞組是指具有規(guī)定功能的一組線圈，它是電感器的基本組成部分。 　　繞組有單層和多層之分。單層繞組又有密繞（繞制時導線一圈挨一圈）和間繞（繞制時每圈導線之間均隔一定的距離）兩種形式；多層繞組有分層平繞、亂繞、蜂房式繞法等多種，如圖6-5所示。 　　3．磁心與磁棒 磁心與磁棒一般采用鎳鋅鐵氧體（NX系列）或錳鋅鐵氧體（MX系列）等材料，它有"工"字形、柱形、帽形、"E"形、罐形等多種形狀，如圖6-6所示。 　　4．鐵心 鐵心材料主要有硅鋼片、坡莫合金等，其外形多為"E"型。 　　5．屏蔽罩 為避免有些電感器在工作時產(chǎn)生的磁場影響其它電路及元器件正常工作，就為其增加了金屬屏幕罩（例如半導體收音機的振蕩線圈等）。采用屏蔽罩的電感器，會增加線圈的損耗，使Q值降低。 　　6．封裝材料 有些電感器（如色碼電感器、色環(huán)電感器等）繞制好后，用封裝材料將線圈和磁心等密封起來。封裝材料采用塑料或環(huán)氧樹脂等。 　?。ǘ┬⌒凸潭姼衅?　　小型固定電感器通常是用漆包線在磁心上直接繞制而成，主要用在濾波、振蕩、陷波、延遲等電路中，它有密封式和非密封式兩種封裝形式，兩種形式又都有立式和臥式兩種外形結構，如圖6-7所示。 　　1．立式密封固定電感器 立式密封固定電感器采用同向型引腳，國產(chǎn)有LG和LG2等系列電感器，進口的有捷比信高頻電感和捷比信功率電感器等，國產(chǎn)電感量范圍為0.1~2200μH（直標在外殼上），額定工作電流為0.05~1.6A，誤差范圍為±5%~±10%，進口的電感量，電流量范圍更大，誤差則更小。進口有TDK系列色碼電感器，其電感量用色點標在電感器表面。 　　2．臥式密封固定電感器 臥式密封固定電感器采用軸向型引腳，國產(chǎn)有LG1、LGA、LGX等系列。 　　LG1系列電感器的電感量范圍為0.1~22000μH（直標在外殼上），額定工作電流為0.05~1.6A，誤差范圍為±5%~±10%。 　　LGA系列電感器采用超小型結構，外形與1/2W色環(huán)電阻器相似，其電感量范圍為0.22~100μH（用色環(huán)標在外殼上），額定電流為0.09~0.4A。 　　LGX系列色碼電感器也為小型封裝結構，其電感量范圍為0.1~10000μH，額客電流分為50mA、150mA、300mA和1.6A四種規(guī)格。 　　（三）可調(diào)電感器 　　常用的可調(diào)電感器有半導體收音機用振蕩線圈、電視機用行振蕩線圈、行線性線圈、中頻陷波線圈、音響用頻率補償線圈、阻波線圈等，如圖6-8所示。 　　1．半導體收音機用振蕩線圈 此振蕩線圈在半導體收音機中與可變電容器等組成本機振蕩電路，用來產(chǎn)生一個輸入調(diào)諧電路接收的電臺信號高出465kHz的本振信號。其外部為金屬屏蔽罩，內(nèi)部由尼龍襯架、工字形磁心、磁帽及引腳座等構成，在工字磁心上有用高強度漆包線繞制的繞組。磁帽裝在屏蔽罩內(nèi)的尼龍架上，可以上下旋轉動，通過改變它與線圈的距離來改變線圈的電感量。電視機中頻陷波線圈的內(nèi)部結構與振蕩線圈相似，只是磁帽可調(diào)磁心。 　　2．電視機用行振蕩線圈 行振蕩線圈用在早期的黑白電視機中，它與外圍的阻容元件及行振蕩晶體管等組成自激振蕩電路（三點式振蕩器或間歇振蕩器、多諧振蕩器），用來產(chǎn)生頻率為15625HZ的的矩形脈沖電壓信號。該線圈的磁心中心有方孔，行同步調(diào)節(jié)旋鈕直接插入方孔內(nèi)，旋動行同步調(diào)節(jié)旋鈕，即可改變磁心與線圈之間的相對距離，從而改變線圈的電感量，使行振蕩頻率保持為15625HZ，與自動頻率控制電路（AFC）送入的行同步脈沖產(chǎn)生同步振蕩。 　　3．行線性線圈 行線性線圈是一種非線性磁飽和電感線圈（其電感量隨羊電流的增大而減?。?，它一般串聯(lián)在行偏轉線圈回路中，利用其磁飽和特性來補償圖像的線性畸變。 　　行線性線圈是用漆包線在"工"字型鐵氧體高頻磁心或鐵氧體磁棒上繞制而成，線圈的旁邊裝有可調(diào)節(jié)的永久磁鐵。通過改變永久磁鐵與線圈的相對位置來改變線圈電感量的大小，從而達到線性補償?shù)哪康摹?　　（四）偏轉線圈 　　偏轉線圈是電視機顯像管的附屬部件，它包括行偏轉線圈和場偏轉線圈，均套在顯像管的管頸（錐體部位）上，用來控制電子束的掃描運動方向。行偏轉線圈控制電子束作水平方向掃描，場偏轉線圈控制電子束作垂直方向掃描。圖6-9是偏轉線圈的外形及結構。 　?。ㄎ澹┳枇麟姼衅?　　阻流電感器是指在電路中用以阻塞交流電流通路的電感線圈，它分為高頻阻流線圈和低頻阻流線圈。 　　1．高頻阻流線圈 高頻阻流線圈也稱高頻扼流線圈，它用來阻止高頻交流電流通過。 　　高頻阻流線圈工作在高頻電路中，多用采空心或鐵氧體高頻磁心，骨架用陶瓷材料或塑料制成，線圈采用蜂房式分段繞制或多層平繞分段繞制如圖6-10所示。 　　2．低頻阻流線圈 低頻阻流線圈也稱低頻扼流圈，它應用于電流電路、音頻電路或場輸出等電路，其作用是阻止低頻交流電流通過。 　　通常，將用在音頻電路中的低頻阻流線圈稱為音頻阻流圈，將用在場輸出電路中的低頻阻流線圈稱為場阻流圈，將用在電流濾波電路中的低頻阻流線圈稱為濾波阻流圈。 　　低頻阻流圈一般采用"E"形硅鋼片鐵心（俗稱矽鋼片鐵心）、坡莫合金鐵心或鐵淦氧磁心。為防止通過較大直流電流引起磁飽和，安裝時在鐵心中要留有適當空隙。圖6-11是低頻阻流線圈的外地人形與結構。 　?。ǘ?、變壓器的結構與特點 　　（一）變壓器的結構 　　變壓器一般由導電材料、磁性材料和絕緣材料三部分組成。 　　1．導電材料 變壓器的導電材料主要是各種上強度較高的漆包線，只有在調(diào)諧用高頻變壓器中使用紗包線。 　　2．磁性材料 電源變壓器和低頻變壓器中使用的磁性材料以硅鋼片為主。中頻變壓器、脈沖變壓器、振蕩變壓器等使用的磁性材料以鐵氧體磁材為主。 　　3．絕緣材料 變壓器的絕緣材料除骨架外，還有層間絕緣材料及浸漬材料（絕緣漆）等。 　　（二）電源變壓器 　　電源變壓器的主要用用是升壓（提升交流電壓）或降壓（降低交流電壓），升壓變壓器的一次（初級）繞組較二次（次級）繞組的圈數(shù)（匝數(shù)）少，而降壓變壓器的一次繞組較二次繞組的圈數(shù)多。穩(wěn)壓電源和各種家電產(chǎn)品中使用的變壓器均屬于降壓電源變壓器。 　　電源變壓器有"E"型電源變壓器、"C"型電源變壓器和環(huán)境污染型電源變壓器之分。 　　1．"E"型電源變壓器 "E"型電源變壓器的鐵心是用硅鋼片交疊而成。其缺點是磁路中的氣隙較大，效率較低，工作時電噪聲較大。優(yōu)點是成體低廉。 　　2．"C"型電源變壓器 "C"型電源變壓器的鐵心是由兩塊形狀相同的"C"型鐵心（由冷軋硅鋼帶制成）對手地而成，與"E"型電源變壓器相比，其磁路中氣隙較小，性能有所提高。 　　3．環(huán)型電源變壓器 環(huán)型電源變壓器的鐵心是由冷軋硅鋼帶卷繞而成，磁路中無氣隙，漏磁極小，工作時電噪聲較小。 　　圖6-14是電源變壓器的外形。 　　（三）低頻變壓器 　　低頻變壓器用來傳磅信號電壓和信號功率，還可實現(xiàn)電路之間的阻抗匹配，對直流電具有隔離作用。它分為級間耦合變壓器、輸入變壓器和輸出變壓器，外形均于電源變壓器相似。 　　1．極間耦合變壓器 級間耦合變壓器用在兩級音頻放大電路之間，作為耦合元件，將前級放大電路的輸出信號傳送至后一級，并作適當?shù)淖杩棺儞Q。 　　2．輸入變壓器 在早期的半導體收音機中，音頻推動級和功率放大級之間使用的變壓器為輸入變壓器，起信號耦合、傳輸作用，也稱為推動變壓器。 　　輸入變壓器有單端輸入式和推挽輸入式。若推動電路為單端電路，則輸入變壓器也為單端輸入式變壓器；若推動電路為推挽電路，則輸入變壓器也為推挽輸入式變壓器。 　　3．輸出變壓器 輸出變壓器接在功率放大器的輸出電路與揚聲器之間，主要起信號傳輸和阻抗匹配的作用。 　　輸出變壓器也分為單端輸出變壓器和推挽輸出變壓器兩種。 　　（四）高頻變壓器 　　常用的高頻變壓器有黑白電視機中的天線阻抗變換器和半導體收音機中的天線線圈等。 　　1．阻抗變換器 黑白電視機上使用的天線阻抗變換器是用雙根塑皮絕緣導線（塑膠線）并繞在具有高導磁率的雙孔磁心上構成的，其外形，電路圖形符號及等效電路見圖6-15。 　　阻抗變換器兩繞組的圈數(shù)雖相同，但因其輸入端是兩個線圈串聯(lián)，阻抗增大一倍；而輸出端是兩個線圈并聯(lián)，阻抗減小一半。所以，其總的阻抗變換比為4∶1（將300Ω平衡輸入信號變換為75Ω不平衡輸出信號）。 　　2．天線線圈 收音機的天線線圈也稱磁性天線，它是由兩相鄰而又相互獨立的一次（初級）、二次（次級）繞組套在同一磁棒上構成的，如圖6-16所示。 　　磁棒有圓形長方形兩種外形。 　　中波磁棒采用錳鋅鐵氧體材料，其晶粒呈黑色；短波磁棒采用鎳鋅鐵氧體材料，其晶粒呈棕色。 　　線圈一般用多股或單股紗包線繞制在略粗于磁棒的絕緣紙管上，繞好后再套在磁棒上。 　?。ㄎ澹┲蓄l變壓器 　　1．中頻變壓器的結構 中頻變壓器俗稱"中周"，應用在收音機或黑白電視機中。 　　中頻變壓器屬于可調(diào)磁心變壓器，外形與收音機的振蕩線圈相似，它也由屏蔽外殼、磁帽（或磁心）、尼龍支架、"工"字磁心、引腳架等組成，如圖6-17所示。 　　2．中頻變壓器的作用 中頻變壓器是半導體收音機和黑白電視機中的主要選頻元件，在電路中起信號耦合和選頻等作用，調(diào)節(jié)其磁心，改變線圈的電感量，即可改變中頻信號的靈敏度選擇性及通頻帶。 　　收音機中的中頻變壓器分為調(diào)頻用中頻變壓器和調(diào)幅用中頻變壓器，黑白電視機中的中頻變壓器分為圖像部分中頻變壓器和伴音部分中頻變壓器。不同規(guī)格、不同型號的中頻變壓器不能直接互換使用。 　?。┟}沖變壓器 　　脈沖變壓器用于各種脈沖電路中，其工作電壓、電流等均為非正弦脈沖波。常用的脈沖變壓器有電視機的行輸出變壓器、行推動變壓器、開關變壓器、電子點火器的脈沖變壓器、臭氧發(fā)生器的脈沖變壓器等。 　　1．行輸出變壓器 行輸出變壓器簡稱FBT或行回掃變壓器，是電視機中的主要部件，它屬于升壓式變壓器，用來產(chǎn)生顯像管所需的各種上工作電壓（例如陽極高壓、加速極電壓、聚焦極電壓等），有的電視機中行輸出變壓器還為整機其它電路提供工作電壓。 　　黑白電視機用行輸出變壓器一般由"U"型磁心、低壓線圈、高壓線圈、外殼、高壓整流硅堆、高壓線、高壓帽、灌封材料、引腳等組成，它又分為分立式（非密封式、高壓線圈和高壓硅堆可以取下）和一體化式（全密封式）兩種結構，圖6-18是黑白電視機行輸出變壓器的外形。 　　彩色電視機用行輸出變壓器在一體化黑白電視機行輸出變壓器的基礎上增加了聚焦電位器、加速極電壓調(diào)節(jié)電位器、聚焦電源線、加速極供電線及分壓電路，圖6-19是彩色電視機行輸出變壓器的結構和內(nèi)部電路。 　　2．行推動變壓器 行推動變壓器也稱行激勵變壓器，它接在行推動電路與行輸出電路之間，起信號耦合、阻抗變換、隔離及緩沖等作用，控制著行輸出管的工作狀態(tài)。 　　行推動變壓器由"E"型鐵心（或磁心）骨架及一次（初級）、二次（次級）繞組等構成，圖6-20是其外形。 　　3．開關變壓器 彩色電視機開關穩(wěn)壓電源電路中使用的開關變壓器，屬于脈沖電路用振蕩變壓器。其主要作用是向負載電路提供能量（即為整機各電路提供工作電壓），實現(xiàn)輸入、輸出電路之間的隔離。 　　開關變壓器采用"EI"型或"EE"型、"EC"型等高導磁率磁心，其一次（初級）繞組為儲能繞組，用來向開關管集電極供電。自激式開關電源的開關變壓器一次繞組還包含正反饋繞組或取樣繞組，用來提供正反饋電壓或取樣電壓。它激式開關電源的開關變壓器一次繞組還包含自饋電繞組，用來開關振蕩集成電路提供工作電壓。開關變壓器二次（次級）側有多組電能釋放繞組，可產(chǎn)生多路脈沖電壓，經(jīng)整流、濾波后供給電視機各有關電路。圖6-21是開關變壓器的外形及電路圖形符號。 　?。ㄆ撸┳择钭儔浩?　　自耦變壓器的繞組為有抽頭的一組線圈，其輸入端和輸出端之間有電的直接聯(lián)系，不能隔離為兩個獨立部分。當輸入端同時有直流電和交流電通過時，輸出端無法將直流成分濾除而單獨輸出交流電（即不具備隔直流作用）。 　　圖6-22是自耦變壓器的兩種連接線路。 　?。ò耍└綦x變壓器 　　隔離變壓器的主要作用是隔離電源、切斷干擾源的耦合通路和傳輸通道，其一次、二次繞組的匝數(shù)比（即變壓比）等于1。 　　它分為電源隔離變壓器和干擾隔離變壓器。 　　1．源隔離變壓器 電源隔離變壓器是具有"安全隔離"作用的1∶1電源變壓器，一般作為彩色電視機的維修設備。 　　彩色電視機的底板多數(shù)是"帶電有"，在維修時若將彩色電視機與220V交流電源之間接入一只隔離變壓器后，彩色電視機即呈"懸浮"供電狀態(tài)。當人體偶爾觸及隔離變壓二次側（次級）的任一端時，均不會發(fā)生觸電事故（人體不能同時觸及隔離變壓器二次測的兩個接線端，否則會形成閉合回路，發(fā)生觸電事故）。 　　2．干擾隔離變壓器 干擾隔離變壓器是具有噪聲干擾抑制作用的變壓器，它可以使兩個有聯(lián)系的電路相互獨立，不能形成回路，從而有效地切斷干擾信號的通路，使干擾信號無法從一個電路進入另一個電路。 　?。ň牛┱袷幾儔浩?　　有些儀器儀表和電子控制設備上用于正弦波電路中的振蕩變壓器與脈沖電路中使用的振蕩變壓器不同，其主要作用是電壓器變換和阻抗變換，兩者不能互換使用。 　?。ㄊ┖銐鹤儔浩?　　恒壓變壓器是根據(jù)鐵磁諧振原理制成的一種交流穩(wěn)壓變壓器，它具有穩(wěn)壓、抗干擾和自動短路保護等功能。當輸入電壓（電網(wǎng)電壓）在-20%～+10%范圍內(nèi)變化時，其輸出電壓的變化不超過±1%。即使恒壓變壓器輸出輸端出現(xiàn)短路故障時，在30min內(nèi)也不會出現(xiàn)任何損壞。 　　恒壓變壓器在使用時，只要接上整流橋堆和濾波電容，即可構成直流穩(wěn)壓電源，可省去其余的穩(wěn)壓電路。

四、電感器的種類

　?。ㄒ唬┌唇Y構分類 　　電感器按其結構的不同可分為線繞式電感器和非線繞式電感器（多層片狀、印刷電感等），還可分為固定式電感器和可調(diào)式電感器。 　　按貼裝方式分：有貼片式電感器，插件式電感器。同時對電感器有外部屏蔽的成為屏蔽電感器，線圈裸露的一般稱為非屏蔽電感器。貼片電感插件電感固定式電感器又分為空心電子表感器、磁心電感器、鐵心電感器等，根據(jù)其結構外形和引腳方式還可分為立式同向引腳電感器、臥式軸向引腳電感器、大中型電感器、小巧玲瓏型電感器和片狀電感器等。 　　可調(diào)式電感器又分為磁心可調(diào)電感器、銅心可調(diào)電感器、滑動接點可調(diào)電感器、串聯(lián)互感可調(diào)電感器和多抽頭可調(diào)電感器。 　　圖6-2是幾種電感器的電路圖形符號。 　?。ǘ┌垂ぷ黝l率分類 　　電感按工作頻率可分為高頻電感器、中頻電感器和低頻電感器。高頻電感器技術上差距較大，許多廠商的產(chǎn)品不成熟，常用比較可信的主要是捷比信高頻電感。 　　空心電感器、磁心電感器和銅心電感器一般為中頻或高頻電感器，而鐵心電感器多數(shù)為低頻電感器。 　?。ㄈ┌从猛痉诸?　　電感器按用途可分為振蕩電感器、校正電感器、顯像管偏轉電感器、阻流電感器、濾波電感器、隔離電感電感器、被償電感器，同時對需要通過大電流等情況會使用到捷比信功率電感器。 　　振蕩電感器又分為電視機行振蕩線圈、東西枕形校正線圈等。 　　顯像管偏轉電感器分為行偏轉線圈和場偏轉線圈。 　　阻流電感器（也稱阻流圈）分為高頻阻流圈、低頻阻流圈、電子鎮(zhèn)流器用阻流圈、電視機行頻阻流圈和電視機場頻阻流圈等。 　　濾波電感器分為電源（工頻）濾波電感器和高頻濾波電感器等。 　　變壓器的種類 　　變壓器可以根據(jù)其工作頻率、用途及鐵心形狀等進行分類。 　?。ㄒ唬┌垂ぷ黝l率分類 　　變壓器按工作頻率可分為高頻變壓器、中頻變壓器和低頻變壓器。 　?。ǘ┌从猛痉诸?　　變壓器按其用途可分為電源變壓器、音頻變壓器、脈沖變壓器、恒壓變壓器、耦合變壓器、自耦變壓器、隔離變壓器等多種。 　　（三）按鐵心（或磁心）形狀分類 　　變壓器按鐵心（磁心）形狀可分為"E"型變壓器、"C"型變壓器和環(huán)型變壓器。 　　圖6-13是變壓器的分類

五、電感器的主要參數(shù)：

　　電感器的主要參數(shù)有電感量、允許偏差、品質因數(shù)、分布電容及額定電流等。 　?。ㄒ唬╇姼辛?　　電感量也稱自感系數(shù)，是表示電感器產(chǎn)生自感應能力的一個物理量。環(huán)形電感電感器電感量的大小，主要取決于線圈的圈數(shù)（匝數(shù)）、繞制方式、有無磁心及磁心的材料等等。通常，線圈圈數(shù)越多、繞制的線圈越密集，電感量就越大。有磁心的線圈比無磁心的線圈電感量大；磁心導磁率越大的線圈，電感量也越大。 　　電感量的基本單位是亨利（簡稱亨），用字母"H"表示。常用的單位還有毫亨（mH）和微亨（μH），它們之間的關系是： 　　1H=1000mH 　　1mH=1000μH 　　（二）允許偏差 　　允許偏差是指電感器上標稱的電感量與實際電感的允許誤差值。 　　一般用于振蕩或濾波等電路中的電感器要求精度較高，允許偏差為±0.2%~±0.5%；而用于耦合、高頻阻流等線圈的精度要求不高；允許偏差為±10%~15%。 　　（三）品質因數(shù) 　　品質因數(shù)也稱Q值或優(yōu)值，是衡量電感器質量的主要參數(shù)。它是指電感器在某一頻率的交流電壓下工作時，所呈現(xiàn)的感抗與其等效損耗電阻之比。電感器的Q值越高，其損耗越小，效率越高。 　　電感器品質因數(shù)的高低與線圈導線的直流電阻、線圈骨架的介質損耗及鐵心、屏蔽罩等引起的損耗等有關。 　?。ㄋ模┓植茧娙?　　分布電容是指線圈的匝與匝之間、線圈與磁心之間存在的電容。電感器的分布電容越小，其穩(wěn)定性越好。 　?。ㄎ澹╊~定電流 　　額定電流是指電感器有正常工作時反允許通過的最大電流值。若工作電流超過額定電流，則電感器就環(huán)形電感會因發(fā)熱而使性能參數(shù)發(fā)生改變，甚至還會因過流而燒毀。 　　二、變壓器的主要參數(shù) 　　變壓器的主要參數(shù)有電壓比、頻率特性、額定功率和效率等。 　?。ㄒ唬╇妷罕萵 　　變壓器的電壓比n與一次、二次繞組的匝數(shù)和電壓之間的關系如下：n=V1/V2=N1/N2式中N1為變壓器一次（初級）繞組，N2為二次（次級）繞組，V1為一次繞組兩端的電壓，V2是二次繞組兩端的電壓。 　　升壓變壓器的電壓比n小于1，降壓變壓器的電壓比n大于1，隔離變壓器的電壓比等于1。 　　（二）額定功率P 　　此參數(shù)一般用于電源變壓器。它是指電源變壓器在規(guī)定的工作頻率和電壓下，能長期工作而不超過限定溫度時的輸出功率。 　　變壓器的額定功率與鐵心截面積、漆包線直徑等有關。變壓器的鐵心截面積大、漆包線直徑粗，其輸出功率也大。 　?。ㄈ╊l率特性 　　頻率特性是指變壓器有一定有工作頻率范圍，不同工作頻率范圍的變壓器，一般不能互換使用。因為變壓器有其頻率范圍以外工作時，會出現(xiàn)工作時溫度升高或不能正常工作等現(xiàn)象。 　?。ㄋ模┬?　　效率是指在額定負載時，變壓器輸出功率與輸入功率的比值。該值與變壓器的輸出功率成正比，即變壓器的輸出功率越大，效率也越高；變壓器的輸出功率越小，效率也越低。 　　變壓器的效率值一般在60%~100%之間。

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　　共模電感與鐵基納米晶合金 　　1、 引言 　　隨著開關型電源在工業(yè)和家用電器中越來越多的應用，電器之間的相互干擾成為日益嚴重的問題，電磁環(huán)境越來越為人們所關心。電磁干擾有很多種類，其中在30MHz以下的共模干擾是非常重要的一類，它們主要以傳導方式傳播，對儀器的安全正常運行造成很大危害，必須加以控制。通常在輸入端附加共模濾波器，以減輕外界共模干擾通過電源線進入儀器，同時防止儀器產(chǎn)生的共模干擾進入電網(wǎng)。共模濾波器的核心是帶有軟磁鐵芯的共模電感，其性能的高低決定了濾波器的水平。 　　2、 共模噪聲和共模電感 　　共模噪聲主要是各種開關器件在導通和關斷時產(chǎn)生的，可分解為不同的諧波形式，具有比較寬的頻譜范圍。對于30MHz以下的干擾信號，一般通過傳導方式傳播。 　　共模電感由軟磁鐵芯和兩組同向繞制的線圈組成，如圖1所示。對差模信號，由于兩組線圈產(chǎn)生的磁場方向相反，故相互抵消，鐵芯不被磁化，對信號沒有抑制作用。對于共模信號，由于兩組線圈產(chǎn)生的磁場不是抵消，而是相互疊加，因此鐵芯被磁化。由于鐵芯材料的高導磁率，鐵芯將產(chǎn)生一個大的電感，線圈的阻抗使共模信號的通過受到抑制。 　　3、共模電感器件性能與材料性能的關系 　　為了使共模干擾更有效地濾除，共模電感首先應具有足夠大的電感量，因而鐵芯材料具有高導磁率是對共模電感的最基本要求。另一方面，鐵芯材料的頻率特性也是決定器件性能的一個關鍵因素。由于共模干擾具有較寬的頻譜，而鐵芯對共模干擾的阻抗只在某一特定頻段具有最大值。所以，為了濾除某個波段的共模干擾，鐵芯頻率特性應使器件的阻抗在該波段與后面的電路具有最大的不匹配，以對共模干擾產(chǎn)生足夠大的損耗（稱為插入損耗）。對于共模信號而言，共模電感可以等效為電阻和電感的串聯(lián)，此時器件的總阻抗為： 　　其中：為鐵芯導磁率實部引起的與純電感有關的感抗。 　　為鐵芯導磁率虛部引起的與損耗有關的阻抗。L0為空心電感的電感量。 　　在實際的共模電感中，XL形成對共模干擾的反射，而XR是由于鐵芯損耗等被吸收消耗的部分。這兩部分都形成了對共模干擾的抑制。因此，共模電感鐵芯的總阻抗代表了器件抑制共模干擾的能力。共模電感鐵芯供應商大多使用阻抗（或者做成器件后的插入損耗）與頻率的關系表示產(chǎn)品的頻率特性。 　　材料的導磁率與頻率的關系比較復雜。一般地，導磁率實部隨頻率的升高而降低；導磁率虛部開始較低，在某個頻率（稱為截止頻率）有峰值，如何又隨頻率而下降。應當注意，器件阻抗隨頻率的變化規(guī)律和導磁率的規(guī)律不同，因為阻抗除了決定于導磁率以外，還與頻率有關。一般地，共模電感的阻抗及其頻率特性決定于鐵芯尺寸、材料特性、線圈匝數(shù)等因素。圖2為鐵氧體和鐵基納米晶合金共模電感的的阻抗－頻率關系。 　　4、 納米晶合金的優(yōu)勢 　　為了得到對共模干擾最佳的抑制效果，共模電感鐵芯必須具有高導磁率、優(yōu)良的頻率特性等。從前絕大多數(shù)采用鐵氧體作為共模電感的鐵芯材料，它具有極佳的頻率特性和低成本的優(yōu)勢。但是，鐵氧體也具有一些無法克服的弱點，例如溫度特性差、飽和磁感低等，在應用時受到了一定限制。 　　近年來，鐵基納米晶合金的出現(xiàn)為共模電感增加了一種優(yōu)良的鐵芯材料。鐵基納米晶合金的制造工藝是：首先用快速凝固技術制成厚度大約20－30微米的非晶合金薄帶，卷繞成鐵芯后經(jīng)過進一步加工形成納米晶。與鐵氧體相比，納米晶合金具有一些獨特的優(yōu)勢： 　　? 高飽和磁感應強度：鐵基納米晶合金的Bs達1.2T，是鐵氧體的兩倍以上。作為共模電感鐵芯，一個重要的原則是鐵芯不能磁化到飽和，否則電感量急劇降低。而在實際應用中，有不少場合的干擾強度較大（例如大功率變頻電機），如果用普通的鐵氧體作為共模電感，鐵芯存在飽和的可能性，不能保證大強度干擾下的噪聲抑制效果。由于納米晶合金的高飽和磁感應強度，其抗飽和特性無疑明顯優(yōu)于鐵氧體，使得納米晶合金非常適用于抗大電流強干擾的場合。 　　? 高初始導磁率：納米晶合金的初始導磁率可達10萬，遠遠高于鐵氧體，因此用納米晶合金制造的共模電感在低磁場下具有大的阻抗和插入損耗，對弱干擾具有極好的抑制作用。這對于要求極小泄漏電流的抗弱干擾共模濾波器尤其適用。在某些特定場合（如醫(yī)療設備），設備通過對地電容（如人體）造成泄漏電流，容易形成共模干擾，而設備本身又對此要求極嚴。此時使用高導磁率的納米晶合金制造共模電感可能是最佳選擇。此外，納米晶合金的高導磁率可以減少線圈匝數(shù)，降低寄生電容等分布參數(shù)，因而將由于分布參數(shù)引起的在插入損耗譜上的共振峰頻率提高。同時，納米晶鐵芯的高導磁率使得共模電感具有更高的電感量和阻抗值，或者在同等電感量的前提下縮小鐵芯的體積。 　　? 卓越的溫度穩(wěn)定性：鐵基納米晶合金的居里溫度高達570oC以上。在有較大溫度波動的情況下，納米晶合金的性能變化率明顯低于鐵氧體，具有優(yōu)良的穩(wěn)定性，而且性能的變化接近于線性。一般地，納米晶合金在－50oC----130oC的溫度區(qū)間內(nèi)，主要磁性能的變化率在10%以內(nèi)。相比之下，鐵氧體的居里溫度一般在250oC以下，磁性能變化率有時達到100%以上，而且呈非線性，不易補償。納米晶合金的這種溫度穩(wěn)定性結合其特有的低損耗特性，為器件設計者提供了寬松的溫度條件。而圖3為不同材料的飽和磁感應強度的溫度特性。 　　? 靈活的頻率特性：通過不同的制造工藝，納米晶鐵芯可以獲得不同的頻率特性，配合適當?shù)木€圈匝數(shù)可以得到不同的阻抗特性，滿足不同波段的濾波要求，而其阻抗值大大高于鐵氧體。應該指出，任何濾波器都不能指望用一種鐵芯材料就可以實現(xiàn)整個頻率范圍的噪聲抑制，而是應根據(jù)濾波器要求的濾波頻段來選擇不同的鐵芯材料、尺寸和匝數(shù)等。與鐵氧體相比，納米晶合金可以更加靈活地通過調(diào)整工藝來得到所需要的頻率特性。 　　鐵基納米晶合金自二十世紀八十年代末開發(fā)以來，已經(jīng)在開關電源變壓器、互感器等領域得到了廣泛應用。由于納米晶合金的高導磁率、高飽和磁感、靈活可調(diào)的頻率特性等優(yōu)勢，在抗共模干擾濾波器等領域也越來越受到重視。國外已經(jīng)存在可以大批量供應的鐵基納米晶合金共模電感鐵芯。隨著人們對納米晶合金認識的逐漸加深，可以預計它們制造的共模電感在國內(nèi)的應用前景將越來越廣闊。 　　一、初識共模電感 　　共模電感（Common mode Choke），也叫共模扼流圈，常用于電腦的開關電源中過濾共模的電磁干擾信號。在板卡設計中，共模電感也是起EMI濾波的作用，用于抑制高速信號線產(chǎn)生的電磁波向外輻射發(fā)射。 　　各種CMC 　　小知識：EMI（Electro Magnetic Interference，電磁干擾） 　　計算機內(nèi)部的主板上混合了各種高頻電路、數(shù)字電路和模擬電路，它們工作時會產(chǎn)生大量高頻電磁波互相干擾，這就是EMI。EMI還會通過主板布線或外接線纜向外發(fā)射，造成電磁輻射污染，不但影響其他的電子設備正常工作，還對人體有害。 　　PC板卡上的芯片在工作過程中既是一個電磁干擾對象，也是一個電磁干擾源?？偟膩碚f，我們可以把這些電磁干擾分成兩類：串模干擾（差模干擾）與共模干擾（接地干擾）。以主板上的兩條PCB走線（連接主板各元件的導線）為例，所謂串模干擾，指的是兩條走線之間的干擾；而共模干擾則是兩條走線和PCB地線之間的電位差引起的干擾。 　　串模干擾電流作用于兩條信號線間，其傳導方向與波形和信號電流一致；共模干擾電流作用在信號線路和地線之間，干擾電流在兩條信號線上各流過二分之一且同向，并以地線為公共回路。 　　串模干擾和共模干擾 　　如果板卡產(chǎn)生的共模電流不經(jīng)過衰減過濾（尤其是像USB和IEEE 1394接口這種高速接口走線上的共模電流），那么共模干擾電流就很容易通過接口數(shù)據(jù)線產(chǎn)生電磁輻射-在線纜中因共模電流而產(chǎn)生的共模輻射。美國FCC、國際無線電干擾特別委員會的CISPR22以及我國的GB9254等標準規(guī)范等都對信息技術設備通信端口的共模傳導干擾和輻射發(fā)射有相關的限制要求。 　　為了消除信號線上輸入的干擾信號及感應的各種干擾，我們必須合理安排濾波電路來過濾共模和串模的干擾，共模電感就是濾波電路中的一個組成部分。 　　共模電感實質上是一個雙向濾波器：一方面要濾除信號線上共模電磁干擾，另一方面又要抑制本身不向外發(fā)出電磁干擾，避免影響同一電磁環(huán)境下其他電子設備的正常工作。 　　共模電感內(nèi)部電路示意圖 　　上圖是我們常見的共模電感的內(nèi)部電路示意圖，在實際電路設計中，還可以采用多級共模電路來更好地濾除電磁干擾。此外，在主板上我們也能看到一種貼片式的共模電感，其結構和功能與直立式共模電感幾乎是一樣的。 　　貼片CMC 　　二、從工作原理看共模電感 　　為什么共模電感能防EMI？要弄清楚這點，我們需要從共模電感的結構開始分析。 　　共模電感濾波電路 　　上圖是包含共模電感的濾波電路，La和Lb就是共模電感線圈。這兩個線圈繞在同一鐵芯上，匝數(shù)和相位都相同（繞制反向）。這樣，當電路中的正常電流流經(jīng)共模電感時，電流在同相位繞制的電感線圈中產(chǎn)生反向的磁場而相互抵消，此時正常信號電流主要受線圈電阻的影響（和少量因漏感造成的阻尼）；當有共模電流流經(jīng)線圈時，由于共模電流的同向性，會在線圈內(nèi)產(chǎn)生同向的磁場而增大線圈的感抗，使線圈表現(xiàn)為高阻抗，產(chǎn)生較強的阻尼效果，以此衰減共模電流，達到濾波的目的。 　　事實上，將這個濾波電路一端接干擾源，另一端接被干擾設備，則La和C1，Lb和C2就構成兩組低通濾波器，可以使線路上的共模EMI信號被控制在很低的電平上。該電路既可以抑制外部的EMI信號傳入，又可以衰減線路自身工作時產(chǎn)生的EMI信號，能有效地降低EMI干擾強度。 　　小知識：漏感和差模電感 　　對理想的電感模型而言，當線圈繞完后，所有磁通都集中在線圈的中心內(nèi)。但通常情況下環(huán)形線圈不會繞滿一周，或繞制不緊密，這樣會引起磁通的泄漏。共模電感有兩個繞組，其間有相當大的間隙，這樣就會產(chǎn)生磁通泄漏，并形成差模電感。因此，共模電感一般也具有一定的差模干擾衰減能力。 　　在濾波器的設計中，我們也可以利用漏感。如在普通的濾波器中，僅安裝一個共模電感，利用共模電感的漏感產(chǎn)生適量的差模電感，起到對差模電流的抑制作用。有時，還要人為增加共模扼流圈的漏電感，提高差模電感量，以達到更好的濾波效果。 　　從看板卡整體設計看共模電感 　　在一些主板上，我們能看到共模電感，但是在大多數(shù)主板上，我們都會發(fā)現(xiàn)省略了該元件，甚至有的連位置也沒有預留。這樣的主板，合格嗎？ 　　不可否認，共模電感對主板高速接口的共模干擾有很好的抑制作用，能有效避免EMI通過線纜形成電磁輻射影響其余外設的正常工作和我們的身體健康。但同時也需要指出，板卡的防EMI設計是一個相當龐大和系統(tǒng)化的工程，采用共模電感的設計只是其中的一個小部分。高速接口處有共模電感設計的板卡，不見得整體防EMI設計就優(yōu)秀。 　　所以，從共模濾波電路我們只能看到板卡設計的一個方面，這一點容易被大家忽略，犯下見木不見林的錯誤。 只有了解了板卡整體的防EMI設計，我們才可以評價板卡的優(yōu)劣。那么，優(yōu)秀的板卡設計在防EMI性能上一般都會做哪些工作呢？ 　　主板Layout（布線）設計 　　對優(yōu)秀的主板布線設計而言，時鐘走線大多會采用屏蔽措施或者靠近地線以降低EMI。對多層PCB設計，在相鄰的PCB走線層會采用開環(huán)原則，導線從一層到另一層，在設計上就會避免導線形成環(huán)狀。如果走線構成閉環(huán)，就起到了天線的作用，會增強EMI輻射強度。 　　信號線的不等長同樣會造成兩條線路阻抗不平衡而形成共模干擾，因此，在板卡設計中都會將信號線以蛇形線方式處理使其阻抗盡可能的一致，減弱共模干擾。同時，蛇形線在布線時也會最大限度地減小彎曲的擺幅，以減小環(huán)形區(qū)域的面積，從而降低輻射強度。 　　主板的蛇形布線 　　在高速PCB設計中，走線的長度一般都不會是時鐘信號波長1/4的整數(shù)倍，否則會產(chǎn)生諧振，產(chǎn)生嚴重的EMI輻射。同時走線要保證回流路徑最小而且通暢。對去耦電容的設計來說，其設置要靠近電源管腳，并且電容的電源走線和地線所包圍的面積要盡可能地小，這樣才能減小電源的波紋和噪聲，降低EMI輻射。 　　當然，上述只是PCB防EMI設計中的一小部分原則。主板的Layout設計是一門非常復雜而精深的學問，甚至很多DIYer都有這樣的共識：Layout設計得優(yōu)秀與否，對主板的整體性能有著極為重大的影響。 　　主板布線的劃斷 　　如果想將主板電路間的電磁干擾完全隔離，這是絕對不可能的，因為我們沒有辦法將電磁干擾一個個地"包"起來，因此要采用其他辦法來降低干擾的程度。主板PCB中的金屬導線是傳遞干擾電流的罪魁禍首，它像天線一樣傳遞和發(fā)射著電磁干擾信號，因此在合適的地方"截斷"這些"天線"是有用的防EMI的方法。 　　"天線"斷了，再以一圈絕緣體將其包圍，它對外界的干擾自然就會大大減小。如果在斷開處使用濾波電容還可以更進一步降低電磁輻射泄露。這種設計能明顯地增加高頻工作時的穩(wěn)定性和防止EMI輻射的產(chǎn)生，許多大的主板廠商在設計上都使用了該方法。 　　電感的計算公式: 　　加載其電感量按下式計算:線圈公式 　　阻抗(ohm) = 2 * 3.14159 * F(工作頻率) * 電感量(mH)，設定需用 360ohm 阻抗，因此： 　　電感量(mH) = 阻抗 (ohm) ÷ (2*3.14159) ÷ F (工作頻率) = 360 ÷ (2*3.14159) ÷ 7.06 = 8.116mH 　　據(jù)此可以算出繞線圈數(shù)： 　　圈數(shù) = [電感量* { ( 18*圈直徑(吋)) + ( 40 * 圈長(吋))}] ÷ 圈直徑 (吋) 　　圈數(shù) = [8.116 * {(18*2.047) + (40*3.74)}] ÷ 2.047 = 19 圈 　　空心電感計算公式 　　作者：佚名 轉貼自：本站原創(chuàng) 點擊數(shù)：6684 文章錄入： zhaizl 　　空心電感計算公式：L(mH)=(0.08D.D.N.N)/(3D+9W+10H) 　　D------線圈直徑 　　N------線圈匝數(shù) 　　d-----線徑 　　H----線圈高度 　　W----線圈寬度 　　單位分別為毫米和mH。。 　　空心線圈電感量計算公式: 　　l=(0.01*D*N*N)/(L/D+0.44) 　　線圈電感量 l單位: 微亨 　　線圈直徑 D單位: cm 　　線圈匝數(shù) N單位: 匝 　　線圈長度 L單位: cm 　　頻率電感電容計算公式: 　　l=25330.3/[(f0*f0)*c] 　　工作頻率: f0 單位:MHZ 本題f0=125KHZ=0.125 　　諧振電容: c 單位:PF 本題建義c=500...1000pf 可自行先決定,或由Q 　　值決定 　　諧振電感: l 單位: 微亨 　　線圈電感的計算公式 　　1。針對環(huán)行CORE，有以下公式可利用: (IRON) 　　L=N2．AL L= 電感值（H) 　　H-DC=0.4πNI / l N= 線圈匝數(shù)(圈) 　　AL= 感應系數(shù) 　　H-DC=直流磁化力 I= 通過電流(A) 　　l= 磁路長度（cm) 　　l及AL值大小，可參照Micrometal對照表。例如: 以T50-52材，線圈5圈半，其L值為T50-52(表示OD為0.5英吋)，經(jīng)查表其AL值約為33nH 　　L=33．(5.5)2=998.25nH≒1μH 　　當流過10A電流時，其L值變化可由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。介紹一個經(jīng)驗公式 　　L=(k*μ0*μs*N2*S)/l 　　其中 　　μ0 為真空磁導率=4π*10(-7)。（10的負七次方） 　　μs 為線圈內(nèi)部磁芯的相對磁導率，空心線圈時μs=1 　　N2 為線圈圈數(shù)的平方 　　S 線圈的截面積，單位為平方米 　　l 線圈的長度， 單位為米 　　k 系數(shù)，取決于線圈的半徑（R)與長度(l)的比值。 　　計算出的電感量的單位為亨利（H）。