第一部分-電路中的磁性元件（一）

周潔敏 2020-10-31 16:37 347 閱讀 4 贊 3 收藏 0 評論

大家好，今天我們繼續(xù)第一部分的講解，磁的基礎(chǔ)理論和磁元件。在開關(guān)電源當(dāng)中，有哪些磁元件值得需要深入探討呢？下面我們開始講解。

通過本節(jié)的內(nèi)容學(xué)習(xí)，主要弄清楚4個方面的問題。

1.有哪些磁的基本理論？

2.有哪些磁方面研究的科學(xué)家？

3.磁元件生產(chǎn)的復(fù)雜性。

4.磁性材料的參數(shù)有哪些？受哪些因素的影響？

電路中的磁性元件。

我們想一下，在高頻開關(guān)電源中常用到哪些磁元件呢？主要有直流濾波電感、諧振電感、輸入級的共模濾波電感，差模濾波電感，高頻開關(guān)變壓器，驅(qū)動變壓器和電流互感器。那么在不同的突破結(jié)構(gòu)當(dāng)中，都發(fā)揮著各種不同的作用。

下面我們先介紹電感，也稱為自感。那么自感的定義是什么？多匝線圈產(chǎn)生的磁通，我們稱為磁鏈，對于一定的磁路來說引入一個比例系數(shù)L，存在下列關(guān)系：

Φ=Li等式的左邊Φ是一根載流導(dǎo)線包圍的磁通，等式的右邊i是載流導(dǎo)體流入的電流，而系數(shù)L我們定義為電感或自感系數(shù)，L是個系數(shù)，是單位電流產(chǎn)生的磁鏈。因此

，Ψ就是NΦ，也就是N匝線圈包圍的磁通，我們稱為磁鏈。

下面這張圖是客觀經(jīng)營當(dāng)中經(jīng)常遇見的電感。其中左上角的那張圖就是一個板仔的電桿，這里面我們可以看到導(dǎo)線非常粗，通過電感的電流非常大。那么右側(cè)的圖以及是下面的圖，我沒有看到各種各樣的電感，其中有4條腿的實際上是共模濾波電感，那么還有兩條腿的帶磁性的線圈，一般是直流輸出濾波電感，或差模濾波電感。那么我們還看到一些沒有磁芯的線圈或者稱為空心線圈，其實他也是個電感，電感量非常的小。

做成電感的磁芯的形式可以有多種。我們請看這張圖在左側(cè)的話，使用環(huán)形磁芯繞成的共模濾波電感，那么它有4條引磁線，這個線圈在環(huán)形磁芯上對稱繞制。第二張圖采用的EI磁芯，EI磁芯有配套的專用的骨架，引出4條引腳，那么兩組是分別繞制的。第三張圖是各種各樣形式的共模濾波電感，其中有臥式的、綠色的、有環(huán)形的，有E型的，以及EI型或者EE型的。

下面我們來介紹電感量的定義。

流過電感線圈中的電流在1s內(nèi)均勻地變化1A時，那么如果產(chǎn)生的感應(yīng)電壓正好是1V，則此電路中線圈的電感量定義為1亨利，簡稱亨，代號為H。那么我們可以得到

，從公式中我們可以看到分子上的1V和分母上的1A相除正好是歐姆，所以1H=1Ωs，所以亨利的單位為福特秒/安培，或歐姆秒。

下面我們來研究電感的幾個特性。

第一個是電感在電路中的表現(xiàn)。

有電路知識告訴我們，電感表現(xiàn)出總是阻礙電流的變化，用下面兩個圖來描述這種變化。先看左邊這個圖，電感L通過電流為I逐漸增大，那么就在電感當(dāng)中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢el，el方向是左正右負(fù)，el輸出的電流總是阻礙電流I的增大。再看右邊那張圖，電感L中通過的電流I逐漸減小，那么就在電感線圈當(dāng)中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢el，el的方向是左負(fù)右正，el產(chǎn)生的電流是和原電流方向一致，是阻礙電流I的減小。

第二個特性，電感的儲能。

請看右邊的圖，適用環(huán)形磁芯繞制的線圈構(gòu)成的電感，其中磁芯的截面積為A，磁芯的半徑為r，磁芯的平均磁路長的為l，繞制了n匝線圈，當(dāng)通過電流I的時候就在磁芯當(dāng)中產(chǎn)生磁力線。那么根據(jù)電磁感應(yīng)定律，外加的輸入電壓

而L根據(jù)定義

經(jīng)過整理以后

，從公式里面我們可以看到第一個變量磁導(dǎo)率，第二是招數(shù)的平方，第三個是A/l，其中Hl是結(jié)構(gòu)尺寸，也就是說電感的大小的話跟它的結(jié)構(gòu)尺寸密切相關(guān)，跟它的招數(shù)平方成比例，跟他的磁芯的磁導(dǎo)率成正比。那么我們這樣子又可以得到通過電感中儲存的電場能量為We，