屏蔽电感与一体电感

第二章 电容与电感

一、选择题

1．某电容器的电容为c，如不带电时它的电容是( )

A．0 B．C C．小于C D．大于C

2．有一电容为30μF的电容器，接到直流电源上对它充电，这时它的电容为30μF，当它不带电时，它的电容是（ ）

A．0 B．15μF C．30μF D．10μF 3．下面对电容器的说法正确是（ ）

A．电容器的电容量C的大小与外加电压U成反比，与电荷量成反比 B．电容器的电容量C的大小与外加电压U的变化率成正比 C．电容器的电容量C与电容器本身的几何尺寸及介质有关 D．电容器的电容量C与所储存的电荷量成正比

4．某电容器两端电压为40V,它所带的电量为0.4C，若把它两端电压将为20V，( ) A．电容器的电容降低一半 B. 电容器的电容保持不变 C.电容器的电荷量保持不变 D .电容器的电荷量保持不变 5．有两只电容器C1＞C2，如果它们两端电压相等，则（ ） Ａ．C

磁路和电感计算

不管是一个空心螺管线圈，还是带气隙的磁芯线圈，通电流后磁力线分布在它周围的整个空间。对于静止或低频电磁场问题，可以根据电磁理论应用有限元分析软件进行求解，获得精确的结果，但是不能提供简单的、指导性的和直观的物理概念。在开关电源中，为了用较小的磁化电流产生足够大的磁通(或磁通密度)，或在较小的体积中存储较多的能量，经常采用一定形状规格的软磁材料磁芯作为磁通的通路。因磁芯的磁导率比周围空气或其他非磁性物质磁导率大得多，把磁场限制在结构磁系统之内，即磁结构内磁场很强，外面很弱，磁通的绝大部分经过磁芯而形成一个固定的通路。在这种情况下，工程上常常忽略次要因素，只考虑导磁体内磁场或同时考虑较强的外部磁场，使得分析计算简化。通常引入磁路的概念，就可以将复杂的场的分析简化为我们熟知的路的计算。

3.1 磁路的概念

从磁场基本原理知道，磁力线或磁通总是闭合的。磁通和电路中电流一样，总是在低磁阻的通路流通，高磁阻通路磁通较少。

所谓磁路指凡是磁通(或磁力线)经过的闭合路径称为磁路。 3.2 磁路的欧姆定律

以图3.1(a)为例，在一环形磁芯磁导率为μ的磁芯上，环的截面积A，平均磁路长度为l，绕有N匝线圈。在线圈中通入电流I，在磁芯建立磁

电感知识

电感元件的分类

概述： 凡是能产生电感作用的原件统称为电感原件，常用的电感元件有固定电感器， 阻流圈，电视机永行线性线圈，行，帧振荡线圈，偏转线圈，录音机上的磁头，延迟线等。电感线圈是由导线一圈靠一圈地绕在绝缘管上，导线彼此互相绝缘，而绝缘管可以是空心的，也可以包含铁芯或磁粉芯，简称电感。用L表示，单位有亨利(H)、毫亨利 (mH)、微亨利(uH)，1H=10^3mH=10^6uH。

按 电感形式 分类：固定电感、可变电感。

按导磁体性质分类：空芯线圈、铁氧体线圈、铁芯线圈、铜芯线圈。

按 工作性质分类：天线线圈、振荡线圈、扼流线圈、陷波线圈、偏转线圈。

按绕线结构分类：单层线圈、多层线圈、蜂房式线圈。

1 固定电感器 :一般采用带引线的软磁工字磁芯，电感可做在10-22000uh之间，Q值控制在40左右。

2 阻流圈：他是具有一定电感得线圈，其用途是为了防止某些频率的高频电流通过，如整流电路的滤波阻流圈，电视上的行阻流圈等。

3 行线性线圈：用于和偏转线圈串联，调节行线性。由工字磁芯线圈和恒磁块组成，一般彩电用直流电流1.5A电感116-194uh频率：2.52MHZ

4 行振荡线圈： 由骨架，线圈，调节杆

电感线圈电感量计算公式

电感量按下式计算:线圈公式

阻抗（ohm）=2*3.14159*F（工作频率）*电感量（mH），设定需用360ohm阻抗，因此：电感量（mH）=阻抗（ohm）÷（2*3.14159）÷F（工作频率）=360÷（2*3.14159）÷7.06=8.116mH

据此可以算出绕线圈数：

圈数=[电感量*{（18*圈直径（吋））+（40*圈长（吋））}]÷圈直径（吋）

圈数=[8.116*{（18*2.047）+（40*3.74）}]÷2.047=19圈

空心电感计算公式：L（mH）=（0.08D.D.N.N）/（3D+9W+10H）

D------线圈直径

N------线圈匝数

d-----线径

H----线圈高度

W----线圈宽度

单位分别为毫米和mH。。

空心线圈电感量计算公式:

l=（0.01*D*N*N）/（L/D+0.44）

线圈电感量l单位:微亨

线圈直径D单位:cm

线圈匝数N单位:匝

线圈长度L单位:cm

频率电感电容计算公式:

l=25330.3/[（f0*f0）*c]

工作频率:f0单位:MHZ本题f0=125KHZ=0.125

谐振电容:c单位:PF本题建义c=500...1000pf可自行先决定,或由Q

值决定

谐振电感:l单位:微亨

线圈电感的

计算磁芯大小的方法有几种，最常用的就是AP法，但实际上，因为磁粉芯的磁导率随磁场强度变化较大，计算经常需要迭代重复。另外，因为磁环的规格相对比较少。我们就不用AP法计算了。而是直接拿磁芯参数过来计算，几次就可以得到需要的磁芯了。经验越丰富，计算就越快了。

适合用来做PFC电感的磁粉芯主要有三类：铁镍钼(MPP)、铁镍50(高磁通)、铁硅铝(FeSiAl)。其中，铁镍钼粉芯的饱和点大概在B=0.6附近。而后两者都可以达到1以上。 此处，我们选用某国产的铁硅铝粉芯，下面是该粉芯的一些特性曲线图：

从图上可以看见，当磁场强度上升的时候，磁导率在下降。那么电感量也就会下降。所以，我们希望电感量在承受直流偏磁时不要跌落的太多，那么设计所选择的磁场强度就不能太高。我们选用初始磁导率μ0=60的铁硅铝粉芯，那么可以从图中看到，当磁场强度为100Oe时，磁导率还有原来的42%，而当磁场强度为100Oe时，磁感应强度为0.5T，远未到饱和点。我们就把设计最大磁场强度定为100Oe。

那么根据 L=N×N×Al

H=0.4×3.14×N×I/Le

我们得到的限制条件是：0.4×3.14×SQRT(L/Al)×I/Le<100

由于100Oe时，磁导率只有初始值的42%，所

电感损耗包括铁损和铜损。

电感磁芯中的功耗磁滞损耗和涡流损耗。

电感线圈中的功耗介绍。

解决方案：

法拉第定律等数学物理方法计算功耗。

双极性变化的磁通对电感施加变化的正弦电压信号得到磁芯损耗与磁感应强度的关系曲线。 用估算法计算电感总损耗。

众所周知，电感损耗包括两方面：其一是与磁芯相关的损耗，即传统的铁损；其二是与电感绕组相关的损耗，即通常所谓的铜损。

功率电感在开关电源中作为一种储能元件，开关导通期间存储磁能，开关断开期间把存储的能量传送给负载。磁滞特性是磁芯材料的典型特性，正是它产生电感磁芯的损耗。导磁率越大，磁滞曲线越窄，磁芯功耗越小。

电感磁芯中的功耗

电感在一个开关周期内由于磁场强度改变产生的能量损耗是在开关导通期间输入电感的磁能与开关断开期间输出磁能之间的差值。如果用ET代表一个开关周期电感的能量，则：。根据安培定律：和法拉第定律：，上述等式中的ET为：。随着电感电流减小，磁场强度减弱，而磁感应强度从另一回路返回并变小。在此期间，大部分能量传送给负载，而存储能量和传送能量之间的差值即为损失的能量。而磁芯由于磁滞特性引起的功耗是上述能量损耗乘以开关频率。该损耗大小与艬n有关，对于大多数铁氧体材质磁芯而言，n介于2.5~3之间。到目前为止，上述磁

中国屏蔽电感行业 市场前景分析预测报告

（中国·北京·中经视野） 编制机构：北京中经视野信息咨询有限公司 中经视野 - 中国屏蔽电感行业市场前景分析预测报告

中国屏蔽电感行业市场前景分析预测报告

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【发布机构】中经视野

【报告格式】PDF版＋WORD版＋纸介版（限一份） 【售后服务】六个月，免费提供内容补充，数据更新等服务。

【官方网址】http://www.cevsn.com/research/report/1/29960.html

核心内容提要

市场需求

本报告从以下几个角度对屏蔽电感行业的市场需求进行分析研究：

1、市场规模：通过对过去连续五年中国市场屏蔽电感行业消费规模及同比增速的分析，判断屏蔽电感行业的市场潜力与成长性，并对未来五年的消费规模增长趋势做出预测。该部分内容呈现形式为“文字叙述+数据图表（柱状折线图）”。

2、产品结构：从多个角度，对屏蔽电感行业的产品进行分类，给出不同种类、不同档次、不同区域、

NSLR工字电感是一款开放式直插功率电感器。可以实现14A高饱和电流。规格包括0406、0608、0808、0810、1012、1415等规格。感量范围1μH~15000μH。

产品承认书

客户名称

CUSTOMERNAME:产品名称

PRODUCTNAME:产品型号

PRODUCTMODEL:客户料号

CUSTOMERP/N:送样日期SAMPLEDATE:供 应 商SUPPLIER:※

RADIAL CHOKE INDUCTOR 电感

NSLR

南京南山半导体有限公司 NSCN SEMICONDUCTOR CO.,LTD.

本公司承诺所销售产品的品质与所送样品一致,并与附件所录参数相符。

Wepromiseourproductsconformtothesamplefurnishedinquality,andmatchwiththeparametersintheattachment.※若对产品的品质有特殊要求,请与本公司销售工程师联系。

Incaseofanyspecialrequirementonthequality,pleasefeelfreetocontactoursalesengineers.※感谢您给予本公司承认的机会,烦请将此表寄回本公司便于存档。

1. 滤波电感的设计

在全桥逆变器中，输出滤波电感是一个关键性的元件，并网系要要求在逆变器的输出侧实现功率因数为1，波形为正弦波，输出电流与网压同频相同。因而，电感值选取的合适与否直接影响电路的工作性能。对电感值的选取，可以从以下两个方面来考虑： ① 电流的波纹系数

输出滤波电感的值直接影响着输出纹波的大小，由电感的基本伏安关

(t)vdt （5-14）系V?Ldi/dt可得：?i??

LToni0f其中vl(t)电感两端电压，考虑到当输出电压处于峰值附近，即

v(t)?VoNmax时，输出电流波纹最大，设此时开关周期为T，占空比为

D,则有下式：

?i?VNmax （5-15）

Lf另外，根据电感的伏秒平衡原理，我们可以得到，

VNmax DT?(Vdc?VNmax)(1?D)T （5-16）

于是求得，

D?VdcV?VNmaxdc （5-17）

从（5-15）、（5-

线圈电感量的计算

线圈电感量的计算

在开关电源电路设计或电路试验过程中，经常要对线圈或导线的电感以及线圈的匝数进行计算，以便对电路参数进行调整和改进。下面仅列出多种线圈电感量的计算方法以供参考，其推导过程这里不准备详细介绍。

在进行电路计算的时候，一般都采用SI国际单位制，即导磁率采用相对导磁率与真空导磁率的乘积，即：μ=μrμ0 ，其中相对导磁率μr是一个没有单位的系数，μ0真空导磁率 的单位为H/m。 几种典型电感

1、圆截面直导线的电感

其中：

L：圆截面直导线的电感 [H] l：导线长度 [m] r：导线半径 [m]

μ0 ：真空导磁率，μ0=4π10-7 [H/m]

【说明】 这是在 l>> r的条件下的计算公式。当圆截面直导线的外部有磁珠时，简称磁珠，磁珠的电感是圆截面直导线的电感的μr倍， μr是磁芯的相对导磁率，μr=μ/μ0 ， μ为磁芯的导磁率，也称绝对导磁率， μr是一个无单位的常数，它很容易通过实际测量来求得。 2、同轴电缆线的电感

线圈电感量的计算

同轴电缆线如图2-33所示，其电感为：

其中：

L：同轴电缆的电感 [H] l：同轴电缆线的长度 [m] r1 ：同轴电缆内导体外径 [m] r2：同轴电缆外导体内径 [m]

μ0：真