在前面的教程中,我们讨论了电感器的基本概念,电感器的特性,以及不同类型的电感器。现在是知道如何为给定电路选择电感的时候了。幸运的是,不同类型的电感设计,以适应特定的应用。因此,对于任何给定的应用,要么有一个专门的电感器类型可用,或者有,最多,两个或三个类型可供选择。对于大多数常见的应用,螺线管线圈、环形或罐形磁芯是首选的。要从中选择,以下几点很重要:
如果电路需要使用应该有或可以有一些互感的多个电感器,则可以使用螺线管线圈。螺线管线圈价格低廉,广泛可用,易于设计和排除故障。然而,螺线管线圈通常是相当笨重比较其他类型的电感。不过,如果电磁干扰或互感不是电路的一个重要问题,那么首先可以选择这些电路。
如果电路要求没有互感,或者电感与电路中的任何其他元件之间没有电磁干扰,那么应该首先选择环形。类人环体积小,电感值高,几乎没有电磁干扰。如果不同线圈之间需要互感,它们可以缠绕在同一铁芯上。
盆形铁芯与环形铁芯具有相似的优点。然而,由于其复杂的结构,这些都是相当昂贵的。要找到适合高功率应用的罐式磁芯并不容易。壶芯也有限的空气循环暴露,使他们可能面临加热问题。尽管如此,罐式磁芯仍然非常坚固,提供了更好的屏蔽,并且可以更容易地安装到印刷电路板上。
在为给定的电路选择电感时,选择电感的类型是相当直接的。在选择电感器时,重要的考虑始终是期望的特性。首先,对于任何电路,电感的期望值要么被给出,要么需要由工程师推导出来。需要选择一个标称值相同的电感器。接下来需要考虑的重要事情是宽容。应该检查哪些电感的变化不会影响电路的性能。因此,必须选择具有适当公差的电感器。
其余的参数可以是电路或应用特定的。基本上,检查所选电感的饱和电流是很重要的。所选电感的饱和电流应该至少是电感可能暴露在电路中的直流或有效值电流水平的1.5倍或两倍。为了保证电感的理想性能,还应该检查增量电流和最大直流电流。诸如饱和电流、增量电流和最大直流电流等因素起着至关重要的作用,特别是当选择的电感具有铁氧体磁芯时。
如果电路像耦合应用或电源电路一样需要非常高的功率效率,直流电阻、阻抗和品质因数是进行检查的重要特性。同样,在滤波电路等频率敏感电路中,电感的自谐振频率也起着重要作用。同样,在温度敏感电路中,电感温度系数、电阻温度系数、环境温度范围、工作温度范围和居里点都是必须进行基本检查的重要因素。如果必须避免电磁干扰,大多数时候可以通过选择合适的电感类型来解决电磁干扰问题。
电感器的标准值
与电阻器和电容器一样,根据 e 系列,电感器也有标准值。要了解更多关于电阻器、电容器、电感器和齐纳二极管的标准值。
电感的串联和并联组合
在任何时候都不可能得到所需电感的精确值。在这种情况下,可以使用电感的串联或并联组合来获得所需的电感。当电感串联时,其等效电感为下列电感之和:
LSeries = L1 + L2 + L3 + . . . .
1 + l 2 + l 3 + ... ...
当电感并联时,其等效电感由以下公式给出:
1/LParallel = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3 + ...
串联电感组合方程是由串联的所有电感在同一电流通过支路中的所有电感时的电压降之和等于施加的电压这一事实推导出来的。电感串联组合的公式推导如下:
VTotal = VL1 + VL2 + VL3 + . . . .
-LSeries * di/dt = -L1 * di/dt + (-L2 * di/dt) + (-L3 * di/dt) + . . . .
LSeries = L1 + L2 + L3 + . . . .
电感并联组合的公式是根据以下事实推导出来的: 通过并联的所有电感的电流之和等于总电流,而它们之间的电压应保持不变。电感的并联组合方程按下列方式推导
I = i1 + i2 + i3 + . . . .
1/LParallel * ∫V.dt = 1/L1 * ∫V.dt + 1/L2 * ∫V.dt + 1/L3 * ∫V.dt + . . . . .
1/LParallel = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3 + . . . .
考虑到电感不存在互感,导出了上述方程。
实际上,所有的电感都有一定的互感。在螺线管线圈的情况下,电磁干扰电感非常明显,而环形线圈、罐形铁心和传输线电感屏蔽良好,可以显示出任何显著的互感。两个电感之间的互感取决于它们的电感值和它们之间的耦合系数。它与电感用同一单位测量,用字母“ m”表示。下面的方程给出了两个电感之间的互感值-
M = k*(L1*L2)1/2
这里,k 是耦合系数。它的值可以从0到1。如果两个电感屏蔽良好且没有电磁干扰,则 k 值为0,而且两个电感之间互感为零。
当电感器(特别是螺线管线圈)串联时,互感是很明显的。互感可以是加的,也可以是减的。当电感彼此紧密连接,使电流沿同一方向流过时,它们相互增强磁场。因此,在这种情况下,互感是可加的。下面的方程给出了在这种情况下的有效电感
L = L1 + L2 + 2M = L1 + L2 + 2* k*(L1*L2)1/2
当电感彼此紧密连接,使电流以相反的方向流过时,通过电感的磁场相互对抗。在这种情况下,互感是减法的。因此,有效电感由下面的方程式-给出
L = L1 + L2 – 2M = L1 + L2 – 2* k*(L1*L2)1/2