《电感基础应用》PPT课件.ppt

电感基础及应用 研发部 杨建栋2010年5月10日 1 电感基本特性2 电感高频滤波3 电感功率传输 电感基础及应用 电感基本特性 理想电感器 阻碍流经电感的电流变化电流增大 产生反向电流阻碍其增大 电流减小 产生正向电流阻碍其减小 i是流经电感的电流 u是电感两端电压L是电感的感值f是电路中信号频率 电感的电流i与两端电压u关系 对于正弦交流电 由欧姆定律u Ri 可定义 称为电感感抗 与电阻阻抗R位相差 2 电感基本特性 非理想电感器 Z是电感阻抗R是电感的耗能电阻XL是电感的感抗L是电感的感值f是电路中信号频率 对于非理想电感 等效电路如图 阻抗Z 不考虑电容的影响 有效阻抗 Z 电感的品质因素Q 5 电感基本特性 电感基本特性 电感高频滤波Filter 作为滤波电感 让需要的信号尽量顺利流通 阻止不需要信号流通 用途1 高通滤波器 低通滤波器 选频滤波器等 2 差模滤波器 信号滤波器 3 共模滤波器 工作原理利用其阻抗特性 将电信号反射回去 或者是转化为热能损耗掉 上式为欧姆定律 其中UL表示电感两端电压 Uin为输入电压 Uo为输出电压 Z为电感阻抗 差模滤波电感 电感要求1 根据具体所需要滤除的信号以及有用信号的频率 决定所需电感量 2 低频信号通过希望信号衰减越少越好 所以通常要求电感DCR要低 低频Q值尽量高 3 通常滤波频率从几十K到几十M不等 所以磁芯选用也是很多 金属 Mn Zn Ni Zn 工作原理1 低频有用信号 电感阻抗低 输入信号衰减少 2 而对于高频杂讯 由于电感的阻抗高 信号衰减大 从而起到滤除作用 3 如图 信号频率越大 电感阻抗越高 滤除效果越好 但频率达到一定程度阻抗反而减小 电感也逐渐失去滤波效果 共模滤波电感 电感要求1 要求两组电感的电感量应该尽可能相等 电感的差别会降低滤除效果 2 通常共模信号频率都很高 一般几十M以上 所以要求电感高频阻抗要高 所以一般电感量都较小 工作原理1 由并绕在同一磁芯上的两组电感组成 2 差模信号 正常信号 进入磁芯 由于产生的磁场大小相等 方向相反 相互抵消 所以电感相当于不存在 3 共模信号 杂讯 进入磁芯 产生方向相同的磁场 由于电感的耦合性 电感量增大 杂讯被转化为热能损耗掉 起到去除杂讯的目的 电感功率传输 利用U0与Ur的对比放大反馈控制三极管开关S的通断 BUCK 降压电路 当开关关闭 即Ton时 二极管D截止电感L充电 两端电压UL 当开关断开 即Toff时 电感L放电 二极管D导通 即在开关导通时 电感电流增大 开关关闭时 电感电流减小 由于在连续工作过程中 电流变化 I相等则有 D为开关的占空比 D 1 则U0 Us BUCK电路 电感作用 1 开关关闭时 Us产生正向电流 电感L产生感应电动势阻碍电流增大 电感充电 将电能转化为磁能储存 电流逐渐增大 2 开关断开时 Us对电感L电压消失 电感L产生感应电流阻碍电流减小 电感放电 将磁能转化为电能释放 电流逐渐减小 3 电感在整个工作过程起储能 放能作用 也可以说是输出整流滤波 BUCK电路 电感基本特性要求 1 由于纹波 I与电感L成反比 所以为了减少纹波 需要要求L尽可能大 同时在工作中必须不会减小太多 2 工作中除了交变电流 存在一定的直流偏置 需要要求电感在该直流偏置之下电感变化小 及电感的耐流越高越好 3 由于电感电阻R的存在 需要消耗能量 为了提高输出效率 需要电感的Q值及DCR尽量低 4 相对于连续波形 断续波形由于电流变化 I较大 所以电感不需要太大 但由于输出波形纹波大 需要滤波电容较大 而且输出电压较低 Boost 升压电路 当开关关闭 即Ton时 iD 0 电感L充电 两端电压UL 当开关断开 即Toff时 电感L放电 二极管D导通 即在开关导通时 电感电流增大 开关关闭时 电感电流减小 由于在连续工作过程中 电流变化 I值相等则有 D为开关的占空比 DUs Boost电路 电感作用 1 开关关闭时 Us产生正向电流 电感L产生感应电动势阻碍电流增大 电感充电 将电能转化为磁能储存 电流逐渐增大 2 开关断开时 由于负载作用 电路电流减小 电感产生正向电流阻碍电流减小 输出电压U0等于Us与电感感应电动势之和 电感放电 将磁能转化为电能释放 电流逐渐减小 3 电感在整个工作过程起储能 放能作用 在磁能释放的时候输出电压为输入电压与感应电压之和 达到电压升高的目的 Boost电路 电感基本特性要求 1 由于纹波 I与电感L成反比 所以为了减少纹波 需要要求L尽可能大 同时在工作中必须不会减小太多 2 工作中除了交变电流 存在一定的直流偏置 需要要求电感在该直流偏置之下电感变化小 及电感的耐流越高越好 3 由于电感电阻R的存在 需要消耗能量 为了提高输出效率 需要电感的Q值及DCR尽量低 4 由于电感要承受输入电压和感应电压的叠加 所以直流偏置相对较大 一般需要电感的耐流更高