一、电感理论
1.1 电容定义
电感定义电感定义将漆包线、纱包线或塑皮线等在绝缘骨架或磁心、铁心上绕制而成的器件,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阻碍线圈中电流的变化,这种电流与线圈的相互作用关系称为电的感抗,也就是电感,相应的器件成为电感器。
简单来说,电感将电力转化为磁场储存起来,需要释放的时候又将磁场转化为电能输出。
在电容能量未饱和下,磁畴排列是无规律的。
通电后根据楞次定律得知,磁畴逐渐同一方向,储存能量。
1.2 换算关系
亨利单位很大,通常使用mH,uH
1H = 1000mH = 10^6μH = 10^9nH
1.3 定义式
N 为线圈的匝数,A为线圈环绕的面积,l 为线圈匝叠成的长度,μ 为线圈内部物质的磁导率
也等价于 L=Φ/I 其中 Φ 则就是磁通量。
1.4 感抗公式
电容是通交阻直,电感的特性的则是隔交通直。与电容是相反的。容抗和感抗的性质几乎正好相反,而电阻的电阻则处在这这两个极端之间。
感抗与电感的大小的频率成正比,也就是说,在同频下,电感越大,感抗越大;在同电感下,频率越大,感抗越大。
1.5 电感充放公式
其中 di/dt 是电流和时间的导数,根据这个公式,电压 U 与电流变化率成正比,这意味着电流变化越快,电压就越大。
电感的电流也是不能跳变的,因为根据这个公式来看,电流跳变后导数会趋近无穷,也就是电压会无穷大。
1.6 屏蔽电感和非屏蔽电感
非屏蔽电感会造成电子干扰问题,屏蔽磁场一般是采用导磁材料将电感封闭在内,电感的N极和S极产生紧密耦合,磁场在中国导磁材料内形成回路。
1.2 电容和电感的电流方向
在切换充放状态下,我们可以看到电感的电流的方向是不会改变的,而电容的电流方向颠倒了,这也是容性和感性最大的区别。
二、参数
我们用《功率电感 - 顺络 SWPA系列》进行参数解读
重要参数有:精度、直流电阻(DCR)、通流能力(Irms)、自谐振频率(SRF)、饱和电流(Isat)。我们按照从左到右顺序解读:
2.1 感值 (Inductance)
电感值,没什么好说的
2.2 直流电阻(DCR)
电感的直流电阻值,可以理解为寄生电阻参数,由绕线圈数和线的直径决定。一般绕电感的线越粗DCR越小,开关电源中为了提高效率可以采用DCR比较小的电感。
2.3 自谐振频率(SRF)
由于电感中的寄生电容,电感和自身的寄生电容有谐振频率,这个频率处电感阻抗最大,超过谐振频点阻抗开始下降,呈现容性。
2.4 饱和电流(Isat)
带有磁芯的电感,当电流增大到一定程度时,磁场强度不再增加,继续增大电流则元件的电感量将迅速下降。这个电流称为饱和电流,所以要是带磁芯的电感正常工作,不能使电流峰值超过饱和电流。不带磁芯的空心电感不存在饱和电流,其磁场随电流增大而增大,电感量不变。
2.5 通流能力(Irms)
电感由于有电阻损耗所以会发热,在热量不损坏电感的情况下,最大允许持续流过的电流。
2.5 选型方式
大多数情况根据手册选型即可,我们一般要关注感值,lrms,dcr 这些参数符合我们期望的电感电气属性即可。
三、应用案例
3.1 BUCK 降压电路
也称开关降压电源,通过不断开关电源,利用了在断流后电感电流方向不变的原理,其中电容是用于储能,如果我们去掉电感,会导致稳压波纹变得很大。
原理图应用:
3.2 BOOTST 升压电路
根据电感充放公式:
一旦电流 i = 0,电感自身就提升电压以维持电流,我们正是利用这一点制作的 BOOTST 升压电路。
原理图应用: