EMC中的电感器（通俗易懂）

    

EMC中的电感器：简介

   

本文介绍了电感器的基本知识，电磁学理论和实践中的基本组件。回顾了基本的物理定律以及现实世界中的一些电感示例。

   

什么是电感器?

   

能源有不同类型：热能，核能，化学能，电能，机电能等。有些材料(例如磁铁)具有固有的磁能。此外，有些组件可以临时存储磁场中的能量。这些组件称为电感器，它们以各种形状和尺寸存在。

   

电感

   

对循环电流产生反压的电路元件表现出电感特性。该电压称为自感应电压(Uemf)或电动势(EMF)，它与电流的变化速度成比例[1]。

 

 

L是亨利[H]中的电感，Uemf是电感上的电压，di/ dt是电流的变化率，单位为安培/秒。

  

字母L的起源来自海因里希·伦茨(HeinrichLenz)，他说电路中的感应电压趋向于抵抗电流的变化。负号是由于反对派。电感(L)的单位为亨利[H]，[H]= [Vs /A]，其中[V]代表电压，[s]代表秒，[A]代表电流。线圈的电感取决于不同的因素，例如几何形状，材料，绕组匝数或完成绕组的方式。

 

 

当开关更改其位置时会感应电动势(UMF)电压。

  

如果电动势是在电流变化的同一条导体中引起的，那么我们将讨论自感。另一方面，如果力出现在不同的导体上，那么我们将讨论互感[2]。后一种属性可用于变压器，电磁炉或进行无线充电。

 

  

自感和互感之间的比较[2]。

    

电感类型

   

市场上存在各种尺寸，形状和材料的电感器。即使所有这些电感器的物理概念相同，每种电感器也有不同的用途。电感器的具体应用将在以后的文章中进行回顾。电感器的形状和类型将由磁芯给出。所有电感器都是在铁芯上放置单个或多个绕组的，即使该铁芯是由空气制成的。用于铁芯的典型材料是铁氧体，铁粉或MnZn。每种材料具有不同的磁导率(µ)，即磁芯周围集中磁通量的能力。除了材料之外，形状也很关键，其选择将取决于能量转移的要求，最大电流，应用和电磁辐射等。形状，大小有效渗透率。

 

  

不同类型的电感器。

   

电感器种类繁多。在上图中从左到右：环形线圈(铜线绕“甜甜圈”磁芯缠绕)，空芯电感器(不带磁芯的导线线圈)，PCB表面安装(SMD)带磁芯的功率线圈电感器，铁氧体磁珠作为钳位铁氧体(用于夹持电缆)，铁氧体磁珠作为PCB表面贴装(SMD)铁氧体磁珠。

   

实际电感

   

在理想情况下，电感纯粹是电感，信号频率和振幅在它们之间循环独立。在现实世界中，由于物理性质和构建方式，存在寄生成分：

  

电阻[R 。带有电阻率(电阻路径)的绝缘铜线绕组

  

电容Ç。绝缘的铜线彼此靠近放置，每个绕组围绕一个芯线，从而构建一个电容器(以线绝缘为电介质材料的线与线之间的电容)

  

磁导率µr。芯材(磁性或非磁性)会随着磁通密度的增加和温度的变化而改变其磁导率。这导致电感L的变化。

  

除了电感值(它限制了要存储的最大能量)之外，这些寄生元件还将限制电感器的实际使用。

 

  

理想电感。

  

  

真正的电感器。

   

如果考虑电感的寄生元件R和C，则总阻抗Z如下[1]：

 

 

通常，寄生电阻R相当低，因此可以忽略不计。

 

 

在(平行)谐振频率处，分母将为零，从而产生最大阻抗。那个频率是：

 

 

从这一点出发，电感的电容成分将占主导，并且电感将不再充当电感，呈现出电容性阻抗。因此，需要将电路设计为在谐振频率以下工作。

 

 

带有寄生元件R和C的实际电感器的阻抗Z与频率f的关系[1]。

   

应用领域

   

电感器用于许多不同的应用中，因此此处仅列出了EMC的相关示例：

  

滤波：电感器，电容器和电阻器的组合非常适合衰减和消除不希望的信号。追求电磁兼容性(EMC)时，电感器起着至关重要的作用。

  

隔离：感应电流从一个电感器流到另一个电感器的能力有助于解耦电气路径。变压器是建筑开关电源(SPMS)的基本组件。

   

结论

   

本文介绍了电感器的基本原理及其一些应用。电感器是所有电子产品中的关键组件。在接下来的续集博客文章中，我们将介绍电感器的一些更具体的应用以及它们如何帮助您使产品符合EMC要求，持续关注雷卯电子。