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            一文帶你詳細解讀電感? 什么是電感?電感的工作原理和作用詳解

            發布時間:2023-08-08



              今天科有電子分享一下關于電感的知識,主要是關于電感的作用以及電感的工作原理。

            什么是電感?陌生的朋友也許不明白,下文讓你快速理解什么是電感!


            電感是一種由線圈組成的無源電氣元件,是用于濾波、定時、電力電子應用的兩端元件,屬于一種儲能元件,可以把電能轉換成磁能并儲能起來。常用字母“L”表示。

            在實際中,電感的種類繁多,分類方式也多種多樣,這里就不具體講了。

             

             


            電感的工作原理

            電感就是將導線繞制成線圈形狀,當電流流過時,在線圈(電感)兩端就會形成較強的磁場。由于電磁感應的作用,會對電流的變化起阻礙作用。

            因此,電感對直流呈現很小的電阻(近似于短路),對交流呈現的阻抗較高,其阻值的大小與所通過交流信號的頻率有關。

            同一電感元件,通過交流電流的頻率越高,呈現的阻值越大。

             


            電感的兩個重要特性

            1、電感對直流呈現很小的電阻(近似于短路),對交流呈現的阻抗與信號頻率成正比,交流信號頻率越高,電感呈現的阻抗越大; 電感的電感量越大,對交流信號的阻抗越大。

            2、電感具有阻止電流變化的特性,流過電感的電流不會發生突變,根據電感的特性,在電子產品中常作為濾波線圈、諧振線圈 等。


             

            電感的功能及作用

            1、電感的濾波功能

            LC濾波電路

            在電感濾波中,紋波系數與負載電阻成正比,另一方面,在電容濾波中,它與負載電阻成反比,因此如果將電感濾波與電容結合起來,紋波系數將幾乎與負載濾波無關。它也被稱為電感輸入濾波電路、扼流輸入濾波電路、RC濾波電路。

            在該電路中,扼流圈與負載串聯,為交流分量提供高電阻,并允許直流分量流過負載。負載兩端的電容并聯連接,過濾掉流過扼流圈的任何交流分量。通過這種方式,就可以得到整流,并通過負載提供平滑的直流電。

             

            電感濾波電路

            這種類型也叫做扼流過濾電路,由插在整流器和負載電阻R之間的電感組成。整流包含交流分量和直流分量。當輸出通過電感時,為交流分量提供高電阻,而對直流分量沒有電阻。因此整流輸出的交流分量被阻斷,只有直流分量到達負載。

             


            2、電感的諧振功能

            電感通常和電容并聯構成LC諧振電路,主要用來阻止一定頻率的信號干擾。

            天線感應射頻信號,經電容Ce耦合到由調諧線圈L1和可變電容CT組成的諧振電路,經L1和CT諧振電路的選頻作用,把選出的廣播節目載波信號通過L2耦合傳送到高頻放大器。

            圖中的黃色圈起來的部分為CT、L1構成的諧振電路進行調諧選臺。

             

            3、LC串聯、并聯諧振電路

            LC串聯諧振電路

            將電感與電容串聯,可構成串聯諧振電路,如下圖所示。

            該電路可簡單理解為與LC并聯電路相反。LC串聯電路對諧振頻率信號的阻抗幾乎為0,阻抗最小,可實現選頻功能。電感和電容的參數值不同,可選擇的頻率也不同。

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            (LC并聯諧振電路)

            電感與電容并聯能起到諧振作用,阻止諧振頻率信號輸入。電感對交流信號的阻抗隨頻率的升高而變大。電容的阻抗隨頻率的升高而變小。

            電感和電容并聯構成的LC并聯諧振電路有一個固有諧振頻率,即共諧頻率。

            在這個頻率下,LC并聯諧振電路呈現的阻抗最大。利用這種特性可以制成阻波電路,也可制成選頻電路。

             

            電感的應用

            電感的兩個主要應用領域是電力電子和射頻電路。電感是各種DC-DC轉換電路以及LC調諧振蕩的射頻電路中必不可少的元器件。下面,我將從這兩個方面舉個例子。

            1、DC-DC轉換電路

            DC-DC轉換電路或者開關穩壓器用于幾乎所有的電子設備中,因為在直流電壓的升壓和降壓期間具有高效率,下面是用于降低直流電壓的降壓轉化器的簡化圖。

            在實際應用中,在一些DC-DC轉換電路中也常用晶體管來代替二極管來進行同步整流。

             

            2、射頻電路

            電感用于各種射頻電路,包括濾波器、振蕩器等。以下圖為例,是連接在單級晶體管放大器的集電極和基極之間的 LC 諧振電路。

            放大器是必不可少的,因為 LC 電路本身會由于組件的寄生電阻而產生阻尼振蕩。 振蕩電路中的放大器確保無阻尼振蕩。

            要選擇射頻扼流圈,需要選擇自諧振頻率 (SRF) 接近需要扼流圈的頻率的電感。這是因為電感的阻抗在其自諧振頻率處最大。

            對于LC電路選擇電感,自諧振頻率要比工作頻率高很高,還必須考慮電感的容差,不然會導致頻率選擇出現不必要的偏移。

             


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