電感的工作原理和作用詳解

今天給大家分享一下關(guān)于電感的知識(shí)，主要是關(guān)于電感的作用以及電感的工作原理。

什么是電感?

電感是一種由線圈組成的無源電氣元件，是用于濾波、定時(shí)、電力電子應(yīng)用的兩端元件，屬于一種儲(chǔ)能元件，可以把電能轉(zhuǎn)換成磁能并儲(chǔ)能起來。常用字母“L”表示。

在實(shí)際中，電感的種類繁多，分類方式也多種多樣，這里就不具體講了。

電感的工作原理

電感就是將導(dǎo)線繞制成線圈形狀，當(dāng)電流流過時(shí)，在線圈(電感)兩端就會(huì)形成較強(qiáng)的磁場(chǎng)。由于電磁感應(yīng)的作用，會(huì)對(duì)電流的變化起阻礙作用。

因此，電感對(duì)直流呈現(xiàn)很小的電阻(近似于短路)，對(duì)交流呈現(xiàn)的阻抗較高，其阻值的大小與所通過交流信號(hào)的頻率有關(guān)。

同一電感元件，通過交流電流的頻率越高，呈現(xiàn)的阻值越大。

電感的兩個(gè)重要特性

1、電感對(duì)直流呈現(xiàn)很小的電阻(近似于短路)，對(duì)交流呈現(xiàn)的阻抗與信號(hào)頻率成正比，交流信號(hào)頻率越高，電感呈現(xiàn)的阻抗越大;電感的電感量越大，對(duì)交流信號(hào)的阻抗越大。

2、電感具有阻止電流變化的特性，流過電感的電流不會(huì)發(fā)生突變，根據(jù)電感的特性，在電子產(chǎn)品中常作為濾波線圈、諧振線圈 等。

電感的功能及作用

1、電感的濾波功能

LC濾波電路

在電感濾波中，紋波系數(shù)與負(fù)載電阻成正比，另一方面，在電容濾波中，它與負(fù)載電阻成反比，因此如果將電感濾波與電容結(jié)合起來，紋波系數(shù)將幾乎與負(fù)載濾波無關(guān)。它也被稱為電感輸入濾波電路、扼流輸入濾波電路、RC濾波電路。

在該電路中，扼流圈與負(fù)載串聯(lián)，為交流分量提供高電阻，并允許直流分量流過負(fù)載。負(fù)載兩端的電容并聯(lián)連接，過濾掉流過扼流圈的任何交流分量。通過這種方式，就可以得到整流，并通過負(fù)載提供平滑的直流電。

電感濾波電路

這種類型也叫做扼流過濾電路，由插在整流器和負(fù)載電阻R之間的電感組成。整流包含交流分量和直流分量。當(dāng)輸出通過電感時(shí)，為交流分量提供高電阻，而對(duì)直流分量沒有電阻。因此整流輸出的交流分量被阻斷，只有直流分量到達(dá)負(fù)載。

2、電感的諧振功能

電感通常和電容并聯(lián)構(gòu)成LC諧振電路，主要用來阻止一定頻率的信號(hào)干擾。

天線感應(yīng)射頻信號(hào)，經(jīng)電容Ce耦合到由調(diào)諧線圈L1和可變電容CT組成的諧振電路，經(jīng)L1和CT諧振電路的選頻作用，把選出的廣播節(jié)目載波信號(hào)通過L2耦合傳送到高頻放大器。

圖中的黃色圈起來的部分為CT、L1構(gòu)成的諧振電路進(jìn)行調(diào)諧選臺(tái)。

3、LC串聯(lián)、并聯(lián)諧振電路

LC串聯(lián)諧振電路

將電感與電容串聯(lián)，可構(gòu)成串聯(lián)諧振電路，如下圖所示。

該電路可簡(jiǎn)單理解為與LC并聯(lián)電路相反。LC串聯(lián)電路對(duì)諧振頻率信號(hào)的阻抗幾乎為0，阻抗最小，可實(shí)現(xiàn)選頻功能。電感和電容的參數(shù)值不同，可選擇的頻率也不同。

LC并聯(lián)諧振電路

電感與電容并聯(lián)能起到諧振作用，阻止諧振頻率信號(hào)輸入。電感對(duì)交流信號(hào)的阻抗隨頻率的升高而變大。電容的阻抗隨頻率的升高而變小。

電感和電容并聯(lián)構(gòu)成的LC并聯(lián)諧振電路有一個(gè)固有諧振頻率，即共諧頻率。

在這個(gè)頻率下，LC并聯(lián)諧振電路呈現(xiàn)的阻抗最大。利用這種特性可以制成阻波電路，也可制成選頻電路。

電感的應(yīng)用

電感的兩個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域是電力電子和射頻電路。電感是各種DC-DC轉(zhuǎn)換電路以及LC調(diào)諧振蕩的射頻電路中必不可少的元器件。下面，我將從這兩個(gè)方面舉個(gè)例子。

1、DC-DC轉(zhuǎn)換電路

DC-DC轉(zhuǎn)換電路或者開關(guān)穩(wěn)壓器用于幾乎所有的電子設(shè)備中，因?yàn)樵谥绷麟妷旱纳龎汉徒祲浩陂g具有高效率，下面是用于降低直流電壓的降壓轉(zhuǎn)化器的簡(jiǎn)化圖。

在實(shí)際應(yīng)用中，在一些DC-DC轉(zhuǎn)換電路中也常用晶體管來代替二極管來進(jìn)行同步整流。

2、射頻電路

電感用于各種射頻電路，包括濾波器、振蕩器等。以下圖為例，是連接在單級(jí)晶體管放大器的集電極和基極之間的 LC 諧振電路。

放大器是必不可少的，因?yàn)?LC 電路本身會(huì)由于組件的寄生電阻而產(chǎn)生阻尼振蕩。振蕩電路中的放大器確保無阻尼振蕩。

要選擇射頻扼流圈，需要選擇自諧振頻率 (SRF) 接近需要扼流圈的頻率的電感。這是因?yàn)殡姼械淖杩乖谄渥灾C振頻率處最大。

對(duì)于LC電路選擇電感，自諧振頻率要比工作頻率高很高，還必須考慮電感的容差，不然會(huì)導(dǎo)致頻率選擇出現(xiàn)不必要的偏移。

當(dāng)然，電感的應(yīng)用還有很多，不僅僅只有我說的這些。

審核編輯：湯梓紅

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