17、电感与AC - AC变压器的原理、问题及类型解析

电感与AC - AC变压器的原理、问题及类型解析

1. 电感相关知识

1.1 电感的滤波作用

电容和电感可构成陷波滤波器，它能阻挡除窄带频率以外的所有频率，并将这些窄带频率从输出中转移，最终实现对特定频率的过滤。

1.2 铁芯电感的频率限制

铁芯电感会因磁滞和涡流产生功率损耗，且随着通过的交流频率增加，损耗也会增大。因此，铁芯电感不适用于远高于10KHz的频率。

1.3 电感的小型化

在对尺寸要求严格的应用中，可通过在电路板上蚀刻螺旋线来形成低阻值电感，也可将其集成到集成电路芯片中。而在手机等小型设备中，更常用回转器等线圈替代品。

1.4 电感存在的问题及解决办法

1.4.1 实际缺陷

理论上理想的电感无电阻、电容且无能量损耗，但实际的电感具有电阻和电容，会产生和拾取电噪声，还容易产生杂散磁场，比电阻和电容更难处理。相邻导线匝间会产生寄生电容，在高频时更为显著，可能导致线圈自谐振。解决这些问题的方法涉及线圈几何形状和铁芯材料的选择，但超出了本文范围。若电感使用麻烦或成本过高，可考虑用回转器替代。

1.4.2 饱和问题

通过线圈的电流增加时，电感会增大，但使用磁芯时，当磁芯达到磁饱和，其对电感的贡献会突然停止。磁芯接近饱和时，磁滞会增加，因为反转其磁化需要更多能量。可通过使用更大的磁芯、降低电流、减少线圈匝数或使用低磁导率的磁芯（如空气）来解决饱和问题。

1.4.3 射频问题

射频会给电感效率带来问题，如集肤效应（高频交流电流主要在导线表面流动）和邻近效应（