磁芯體積等效特性

磁芯可根據(jù)大磁路設(shè)計(jì)，有利于散熱。例如，細(xì)長(zhǎng)管狀磁芯顯然比環(huán)形磁芯具有更大的散熱表面積，多個(gè)小磁芯集中成一個(gè)大磁芯，穿透電感比多匝電感具有更大的散熱表面積?！窠M合特性有時(shí)，單一材料制成的磁芯無法達(dá)到項(xiàng)目所需的緩沖效果，多種材料制成的磁芯的相互配合可能能夠滿足項(xiàng)目要求。無源無損緩沖器吸收●如果緩沖器電感器本身是無損的(不飽和電感器)，并且其感應(yīng)能量存儲(chǔ)通過無損吸收來處理，則它構(gòu)成無源無損緩沖器吸收電路，實(shí)際上是無源軟開關(guān)電路?！窬彌_電感的存在延遲和削弱了導(dǎo)通沖擊電流，實(shí)現(xiàn)了一定程度的軟導(dǎo)通。●無損緩沖電路的存在延遲并降低了關(guān)斷電壓的dv/dt，實(shí)現(xiàn)了一定程度的軟關(guān)斷?！駥?shí)現(xiàn)無源軟開關(guān)的條件與無損吸收大致相同。并非所有拓?fù)涠伎梢詷?gòu)建無源軟開關(guān)電路。因此，除了經(jīng)典電路之外，許多無源軟開關(guān)電路在專利中也很受歡迎。●無源無損軟開關(guān)電路的效率明顯高于其它緩沖吸收方法，與有源軟開關(guān)電路的效率幾乎相同。因此，只要電路能夠?qū)崿F(xiàn)無源軟開關(guān)，就沒有必要采用有源軟開關(guān)。對(duì)于濾波緩沖電路中的電解電容，吸收緩沖電路的性能通常具有較大的等效串聯(lián)電阻(典型值約為100毫歐)，這導(dǎo)致兩個(gè)問題:，濾波效果大大降低；二是紋波電流對(duì)電渣重熔產(chǎn)生較大的損耗，不僅降低了效率，而且直接導(dǎo)致電解電容發(fā)熱引起的可靠性和壽命問題。

什么是電感？

什么是電感是閉環(huán)的一個(gè)屬性，也就是說，當(dāng)通過閉環(huán)的電流發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)來抵抗電流的變化。這種電感稱為自感，是閉環(huán)本身的特性。假設(shè)一個(gè)閉環(huán)的電流發(fā)生變化，由于感應(yīng)在另一個(gè)閉環(huán)中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。這種電感稱為互感。電感用公式表示為u=ldi/dt。其中u是電動(dòng)勢(shì)，l是電感，I是電流，t是時(shí)間。電感是交流的障礙。在一定交流頻率的條件下，電感越大，對(duì)交流的阻斷能力越大，電感越小，阻斷能力越小。另外，在一定電感條件下，交流頻率越高，電感對(duì)交流的電阻越大，頻率越低，電感對(duì)交流的電阻越小。換句話說，電感具有防止交流電和允許直流電通過的特性。理想的電感器是純電感器。它沒有允許交流電流通過的電容元件，沒有允許直流電流通過的電阻，也沒有損耗，所以它可以完全阻止交流電流通過，不管它的電感如何。但是沒有這樣的電感。也正是因?yàn)檫@個(gè)原因，電感器被應(yīng)用。我們可以在整流電路中使用電感，因?yàn)槿绻覀兿氲玫揭粋€(gè)強(qiáng)大的DC電源，我們必須使用整流電路將交流電源轉(zhuǎn)換成我們需要的DC電源。因?yàn)檎骱蟮腄C不是純DC，它包含很多我們不想要的交流元件，所以我們可以在整流電路中串聯(lián)電感。整流后的DC通過電感后，交流分量大大減少。DC分量可以通過電感的電阻轉(zhuǎn)移到負(fù)責(zé)人。由此可以看出，交流電流通過電感后，幅度變小，小部分無處可去，但被阻擋，什么也不改變。由于成本原因，電感不能做得很大，所以電感對(duì)交流的電阻是有限的。電感的DC輸出仍然有一些交流分量。對(duì)于我們不想要的這部分交流元件，我們可以在電感輸出電路的背面連接一個(gè)更大的電容。通過利用電容可以隔離DC和交流的特性，我們可以過濾掉我們不想要的交流成分。

常用電感小知識(shí)

電感器具有一個(gè)特性，即只要電流L的電感值減小，飽和電流就是電感減小30%時(shí)的電流值。溫升電流是電感的電流值，溫升為40℃。飽和電流溫升電流可以從電感的電感電容二象性中看出。什么是二元性？有時(shí)是A，有時(shí)是b。沒有什么比光的波粒二象性理論更為人所知的了。光可以衍射和反射像波的這一點(diǎn)，就像粒子的傳輸特性一樣。然而，電感在某一頻率下是電感性的，在某一頻率下是電容性的，如下圖所示:在3770兆赫頻率點(diǎn)之前，電感遵循的原則是頻率越高，阻抗越大，即電感XL=jWL=2πfL，而在3770兆赫頻率點(diǎn)之后，電感表現(xiàn)得像電容。下面的電感等效電路可以解釋上面的曲線:在低頻時(shí)，電容路徑基本斷開，加載在等效電路兩端的信號(hào)主要通過下面的電阻和電感路徑，而隨著頻率的增加，電容路徑的阻抗越來越小，而電阻和電感路徑的阻抗越來越大，信號(hào)主要通過電容路徑。當(dāng)電容和電感處于諧振關(guān)系時(shí)，電路表現(xiàn)為純電阻，此時(shí)的頻率點(diǎn)稱為自諧振頻率。在上述電感器的等效電路中，如果L足夠大而R足夠小，則整個(gè)電路的損耗小，電感器的純度高，而純度低。反映電感純度的指數(shù)稱為電感的Q值。也稱為質(zhì)量因素；品質(zhì)因數(shù)Q是表示線圈質(zhì)量的物理量，Q是感抗XL與其等效電阻的比值，即q=XL/r。線圈的Q值越高，環(huán)路損耗越小。線圈的Q值與導(dǎo)體的DC電阻、骨架的介電損耗、屏蔽或鐵芯引起的損耗、高頻集膚效應(yīng)的影響等因素有關(guān)。線圈的Q值通常是幾十到幾百。使用磁芯線圈，多個(gè)厚線圈可以提高線圈的Q值。在上述電路中，分布電容指的是C。線圈匝之間、線圈和屏蔽之間以及線圈和底板之間存在的寄生電容稱為分布電容。分布電容的存在降低了線圈的Q值，降低了線圈的穩(wěn)定性，所以線圈的分布電容越小越好。

電感優(yōu)化有哪些關(guān)鍵因素？

1)了解電路

我們知道電感有三個(gè)參數(shù):電感值L、品質(zhì)因數(shù)Q和自諧振頻率f。這三個(gè)參數(shù)有時(shí)會(huì)相互影響。因此，在優(yōu)化電感布局之前，我們必須首先知道哪個(gè)參數(shù)對(duì)電路z很重要，以及需要優(yōu)化哪個(gè)參數(shù)。例如，在振蕩器(VCO)中，電感的Q值尤為重要，它直接影響VCO的相位噪聲性能。然而，自諧振頻率主要影響壓控振蕩器的調(diào)諧范圍。沒有寬帶，我們可以犧牲電感的自諧振頻率來提高其Q值。例如，如果在放大器中制作一個(gè)電感峰值帶寬的電感，它的Q值完全不重要，有時(shí)會(huì)故意串聯(lián)一個(gè)電阻來降低Q值。

2)了解工藝的金屬選項(xiàng)

這對(duì)自定制電感很重要。電感器的性能主要由工藝提供的金屬層決定。在開始優(yōu)化電感布局之前，我們需要記住該工藝提供了多少層厚金屬？層間間距是多少？每層離基底有多遠(yuǎn)？

3)了解電感寄生的來源

理想的電感只是電感，但實(shí)際上電感也有寄生電阻和寄生電容。設(shè)計(jì)者需要知道是誰造成了這些寄生參數(shù)，以便找到減少它們的方法。

4)將電感視為分布式元件

這很有趣。在電路設(shè)計(jì)中，電感本身是一個(gè)集總元件，相當(dāng)于一個(gè)“封裝”模塊。電路設(shè)計(jì)者不需要考慮電感的實(shí)現(xiàn)。然而，當(dāng)要優(yōu)化電感器本身的布局時(shí)，將電感器視為集總元件是不夠的。設(shè)計(jì)者需要通過L觀察電感內(nèi)部，將電感視為分布式的，并優(yōu)化每一段布線。從下面的例子中可以清楚地看到這一點(diǎn)。