电子技术基础第三章电感.ppt

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1、第三章电感器,延边大学工学院电子系通信教研室,小型电感器在手机、数字机顶盒、蓝牙耳机、液晶电视、汽车电子、工业控制等领域，应用广泛，存在着巨大的市场潜力。仅就片式电感器而言，2007年的市场需求量达到3,000亿只以上，价值约300亿元人民币。随着市场的不断细分，逐步出现了多种针对特定应用领域的小型电感器。在数据系统和工业电子应用中，负载点电源的需求量大增，为大功率、小尺寸的电感带来了发展机遇。,电感器的前景,TDKMLK1005S3N9S、MLF1608A100KT等型号的积层电感，广泛应用于高频环境，市场销售情况良好；而应用于蓝牙耳机、无线网卡之类的带通滤波器、平衡/非平衡变压器的TDKH

2、HM1517、HHM1520，也有着广阔的市场前景。,电感器的前景,电感器和电压器,电感：当线圈通过电流后，在线圈中形成磁场感应，感应磁场又会产生感应电流来抵制通过线圈中的电流。我们把这种电流与线圈的相互作用关系称其为电的感抗，也就是电感，单位是“亨利”（H）。也可利用此性质制成电感元件。,电感器和电压器,电感器又叫电感线圈或电感元件。由漆包线、纱包线、裸铜线绕在绝缘骨架上或铁心上构成，每圈之间彼此绝缘。为提高电感量L，或提高品质因数Q和减小体积，通常在线圈中加入软磁性材料的磁心。电感器具有通直流电、阻止交流电通过的能力。广泛应用于调谐、振荡、滤波、耦合、均衡、延迟、匹配、补偿等电路。在电路中

3、用字母L表示。,电感器和电压器,电感器外形,常用电感器,电感器的分类：固定、可变和微调电感器常见电感器有固定电感器（色码电感）、扼流圈、片式电感器、铁粉心或铁氧体心线圈等。固定电感器将导线绕在磁心上，用塑料封装或用环氧树脂包封而成。体积小、重量轻、结构牢固、安装方便。主要用于高频滤波电感、回路电感等。分卧式(LG1型)和立式(LG2型)两种，电感量一般在0.13000uH，适用频率在10KHZ200MHZ之间.,常用电感器,片式电感器有片式叠层电感器、片式线绕电感器和片式可变电感器三种。铁粉心或铁氧体心线圈时在线圈中加入一种特制材料做成。不同频率采用不同磁心。利用螺纹的旋动，铁粉心线圈可调节磁

4、心与线圈的相对位置，从而改变了这种线圈的电感量。常用于收音机中的振荡电路及中频调谐电路中。,电感器,小型固定电感器 小型固定电感器通常是用漆包线在磁芯上直接绕制而成，主要用在滤波、振荡、陷波、延迟等电路中，它有密封式和非密封式两种封装形式，两种形式又都有立式和卧式两种外形结构。,电感器,1立式密封固定电感器 立式密封固定电感器采用同向型引脚，国产电感量范围为0.12200H（直标在外壳上），额定工作电流为0.051.6A，误差范围为5%10%，进口的电感量，电流量范围更大，误差则更小。进口有TDK系列色码电感器，其电感量用色点标在电感器表面。,电感器,2卧式密封固定电感器 卧式密封固定电感器采

5、用轴向型引脚，国产有LG1.LGA、LGX等系列。LG1系列电感器的电感量范围为0.122000H（直标在外壳上），额定工作电流为0.051.6A，误差范围为5%10%。LGA系列电感器采用超小型结构，外形与1/2W色环电阻器相似，其电感量范围为0.22100H（用色环标在外壳上），额定电流为0.090.4A。,电感器,可调电感器 常用的可调电感器有半导体收音机用振荡线圈、电视剧用行振荡线圈、行线性线圈、中频陷波线圈、音响用频率补偿线圈、阻波线圈等，如右图所示。,电感器,1半导体收音机用振荡线圈 此振荡线圈在半导体收音机中与可变电容器等组成本机振荡电路，用来产生一个输入调谐电路接收的电台信号高

6、出465kHz的本振信号。其外部为金属屏蔽罩，内部由尼龙衬架、工字形磁心、磁帽及引脚座等构成，在工字磁心上有用高强度漆包线绕制的绕组。磁帽装在屏蔽罩内的尼龙架上，可以上下旋转动，通过改变它与线圈的距离来改变线圈的电感量。电视机中频陷波线圈的内部结构与振荡线圈相似，只是磁帽可调磁心。,电感器,2电视机用行振荡线圈 行振荡线圈用在早期的黑白电视机中，它与外围的阻容元件及行振荡晶体管等组成自激振荡电路（三点式振荡器或间歇振荡器、多谐振荡器），用来产生频率为15625HZ的的矩形脉冲电压信号。该线圈的磁心中心有方孔，行同步调节旋钮直接插入方孔内，旋动行同步调节旋钮，即可改变磁心与线圈之间的相对距离，从

7、而改变线圈的电感量，使行振荡频率保持为15625HZ，与自动频率控制电路（AFC）送入的行同步脉冲产生同步振荡。,电感器,3行线性线圈 行线性线圈是一种非线性磁饱和电感线圈（其电感量随着电流的增大而减小），它一般串联在行偏转线圈回路中，利用其磁饱和特性来补偿图像的线性畸变。行线性线圈是用漆包线在“工”字型铁氧体高频磁心或铁氧体磁棒上绕制而成，线圈的旁边装有可调节的永久磁铁。通过改变永久磁铁与线圈的相对位置来改变线圈电感量的大小，从而达到线性补偿的目的。,电感器,偏转线圈 偏转线圈是电视机显像管的附属部件，它包括行偏转线圈和场偏转线圈，均套在显像管的管颈（锥体部位）上，用来控制电子束的扫描运动方

8、向。行偏转线圈控制电子束作水 平方向扫描，场偏转线圈控制电子束作垂直方向扫描。,电感器,电感器,阻流电感器 阻流电感器是指在电路中用以阻塞交流电流通路的电感线圈，它分为高频阻流线圈和低频阻流线圈。1 高频阻流线圈 高频阻流线圈也称高频扼流线圈，它用来阻止高频交流电流通过。高频阻流线圈工作在高频电路中，多用采空心或铁氧体高频磁心，骨架用陶瓷材料或塑料制成，线圈采用蜂房式分段绕制或多层平绕分段绕制。,电感器,2低频阻流线圈 低频阻流线圈也称低频扼流圈，它应用于电流电路、音频电路或场输出等电路，其作用是阻止低频交流电流通过。通常，将用在音频电路中的低频阻流线圈称为音频阻流圈，将用在场输出电路中的低频

9、阻流线圈称为场阻流圈，将用在电流滤波电路中的低频阻流线圈称为滤波阻流圈。,电感器的主要性能指标,电感量L：也叫自感系数，是表示电感量元件自感应能力的物理量。指电感器通过变化电流时产生感应电动势的能力。它与线圈匝数、直径、是否有磁心、绕制方式有关。圈数越多电感量越大；有磁心比无磁心电感量大。电磁感应现象：当通过一个线圈的磁通量(通过某一面积的磁力线数)发生变化时，线圈中会产生感应电势，电势大小正比于磁通量变化的速度和线圈匝数。,电感器的主要性能指标,电感量L：也叫自感系数，是表示电感量元件自感应能力的物理量。指电感器通过变化电流时产生感应电动势的能力。它与线圈匝数、直径、是否有磁心、绕制方式有关

10、。圈数越多电感量越大；有磁心比无磁心电感量大。电磁感应现象：当通过一个线圈的磁通量(通过某一面积的磁力线数)发生变化时，线圈中会产生感应电势，电势大小正比于磁通量变化的速度和线圈匝数。,电感器的主要性能指标,自感应现象：当线圈中通过变化的电流时，线圈产生的磁通量也要变化，磁通量掠过线圈，线圈两端会产生感应电势。自感电势的方向总是阻止电流变化的，犹如线圈具有惯性，这种电磁惯性的大小就用电感量L来表示,电感器的主要性能指标,感抗XL：在参数里一般查不到，但在分析电路时经常用到。由于电感线圈的自感电势总是阻止线圈中电流变化，故线圈对交流电有阻力作用，阻力大小就用感抗XL表示。XL=2fL。可以看出通

11、过直流电时XL为零仅线圈的直流电阻起作用，因电阻一般很小所以近似短路。通过高频电流时XL大若L也大则近似开路。此特性正好与电容相反。,电感器的主要性能指标,品质因数Q:表示电感线圈品质的参数。线圈在一定频率的交流电压下工作时，其感抗和等效损耗电阻之比即为Q值。Q=2L/R。线圈的感抗越高损耗电阻越小Q值也越高。Q值越高电路的损耗越小，效率越高。一般要求Q=50300,电感器的主要性能指标,损耗电阻在频率较低时可看做基本上以线圈直流电阻为主；当频率较高时，因线圈骨架及浸渍物的介质损耗、铁心及屏蔽罩损耗、导线高频趋肤效应损耗等影响较明显，这时电阻就应包括各种损耗在内的等效损耗电阻，不能仅计算直流电

12、阻。,电感器的主要性能指标,分布电容：线圈匝和匝之间就具有电容，这一电容称为分布电容。分布电容越小高频特性越好。分布电容的存在使得线圈的Q值下降。为减小分布电容，可减小线圈骨架的直径，用细导线绕制线圈，采用间绕法等。额定电流：长时间允许通过电感元件的直流电流值。额定电流主要对高频电感器和大功率电感器而言，通过电感器的电流超过额定值时，电感器发热，严重时会烧坏,色码电感器的外形及标注法,使用颜色环带或色点表示电感性能的小型电感器称为色码电感器。外形有立式和卧式等。色环法与电阻器标识相同，基本计量单位为微亨。用色点作标记的电感如图所示：,电感器的命名,电感器的命名方法有两种，即采用汉语拼音或阿拉伯

13、数字来表示。命名包括以下四部分第一部分-主称，用字母表示(L线圈ZL扼流圈）第二部分-特征，用字母表示（G高频）第三部分-类型，用字母表示（X小型）第四部分-区别代号，用字母A B C等表示LGX 小型高频电感线圈。,电感器的简易测试,如需精确测量电感线圈的电感量L和品质因数Q，一般使用万用电桥或高频Q表，也可用数字式电容电感测试仪。使用万用表欧姆档（R1或R10）可粗略检查电感器的好坏。若测得电感器的阻值为无穷大。表明电感器断路；如电阻小，说明电感器正常。在电感量相同的多个电感器中，如果电阻值小，则说明Q值高。,电感器的简易测试,如需精确测量电感线圈的电感量L和品质因数Q，一般使用万用电桥或

14、高频Q表，也可用数字式电容电感测试仪。使用万用表欧姆档（R1或R10）可粗略检查电感器的好坏。若测得电感器的阻值为无穷大。表明电感器断路；如电阻小，说明电感器正常。在电感量相同的多个电感器中，如果电阻值小，则说明Q值高。,变压器,变压器是应用互感作用原理的磁心电感器。由铁心和绕在绝缘骨架上的铜线构成。绝缘铜线绕在塑料骨架上，每个骨架需绕制输入和输出线圈。线圈中间用绝缘纸隔离。变压器的容量越大，体积越大。,变压器的分类,按电源相数可分为单相、三相变压器等。按工作频率可分为高频变压器、中频变压器、和低频变压器。按用途可分为电源变压器、音频变压器、脉冲变压器、恒压变压器、耦合变压器、自耦变压器、升压

15、变压器、隔离变压器、输入变压器、输出变压器。按磁心形状可分为“EI”形变压器（或“E”形变压器）“C”形变压器和环形变压器。,变压器的工作原理,当交流电流流过变压器中的一组线圈时，另外的一组线圈中将感应出具有相同频率的交流电压。通常情况下，连接高压交流电源的线圈称之为一次线圈或初级绕组；而跨于此线圈两端的电压称之为一次电压或初级电压；另外的感应线圈称为次级线圈或次级绕组，该线圈中感应电压则被称为次级电压。次级线圈两端的感应电压是由一次线圈与次级线圈之间的匝数比所决定的，故变压器有升压变压器和降压变压器两种。,变压器的主要作用,电压变换：实现升压或降压变换阻抗变换：当电子电路输入端阻抗与信号源内

16、阻相等时，信号源可把信号功率最大限度地传送给电路；当负载阻抗与电子电路的输出阻抗相等时，负载上得到的功率最大。这种情况在电子电路中通常称为阻抗匹配。变压器的阻抗变换功能可实现此功能。在电子电路中通常对输出级负载多考虑获得最大功率，但有些电路往往从获得最佳的电压传输效率或减小信号波形失真等方面为主进行设计，此时变压器是为实现合理的阻抗变换而非匹配。,变压器的主要参数,变比（电压比）：n=N1/N2=U1/U2,N1和N2为一二次绕组的匝数，U1和U2为变压器一二次电压。效率：在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值，即=P2/P1100%。当变压器输出效率等于输入效率时，效率为100%，此

17、时变压器将不产生任何损耗，但实际上这种变压器不存在，变压器传输电能时总要产生损耗，这种损耗主要有铜损和铁损。铜损为电流通过电阻发热产生的损耗。铁损包括磁滞损耗和涡流损耗。通常功率越大，损耗越小，效率也就越高。,变压器,额定功率P：指变压器在额定电压额定频率、规定温升条件下，长时间工作的输出功率。绝缘电阻：变压器各绕组之间和各绕组与铁心之间的阻值。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。空载电流：当变压器次级绕组开路时，初级线圈中仍有一定的电流，这个电流称为空载电流。空载电流由磁化电流和铁损电流组成。对于50Hz电源变压器而言，空载电流基本上等于磁化电流。,变压器的基本测

18、试,通过观察外观检查是否有明显异常现象。如线圈引线是否断裂脱焊，绝缘材料是否有烧焦痕迹，铁心紧固螺杆是否有松动，硅钢片有无锈蚀，绕组线圈是否外漏。将万用表置于R1档测试线圈，若某个绕组的阻值为无穷大，则说明该绕组有断路故障。,变压器的基本测试,用万用表R10K档分别测量铁心与一次绕组、一次绕组与各二次绕组、铁心与各二次绕组、静电屏蔽层与一二次绕组间的电阻值，万用表指针应指在无穷大位置不动。否则说明绝缘性能不佳。,隔离变压器,隔离变压器的功能是隔离电源、切断干扰源的耦合电路和传输通道，它的初级和次级绕组匝数比为1或近似为1。隔离变压器可分为干扰隔离变压器和电源隔离变压器。,变压器,干扰隔离变压器用于电子电路作为抑制噪声干扰的措施使用。它可使两个相互有联系的电路相互独立，不能形成回路，从而有效切断了干扰信号从一个电路进入另一个电路的噪声通路。在使用中，干扰隔离变压器的位置应尽量靠近负载，以减少次级回路再次拾取噪声的可能。,变压器,电源隔离变压器的主要功能是隔离电源，使用电源隔离变压器能够起到“安全隔离”的作用。它的匝数比为1：1，考虑到变压器中存在的各种损耗，故常将次级匝数设计的比初级匝数多3%5%.初级绕组与次级绕组之间绝缘要良好，不漏电，使初、次级间无电气上的直接联系，从而起到安全隔离的作用。,变压器,