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電子設計基礎(三):電感
摘要: 電感:當線圈通過電流后,在線圈中形成磁場感應,感應磁場又會產(chǎn)生感應電流來抵制通過線圈中的電流。我們把這種電流與線圈的相互作用關系稱其為電的感抗,也就是電感。
關鍵詞: 電感 共模電感 EMI
Abstract:
Key words :

  電感:當線圈通過電流后,在線圈中形成磁場感應,感應磁場又會產(chǎn)生感應電流來抵制通過線圈中的電流。我們把這種電流與線圈的相互作用關系稱其為電的感抗,也就是電感,單位是“亨利”(H)。

  電感線圈是由導線一圈靠一圈地繞在絕緣管上,導線彼此互相絕緣,而絕緣管可以是空心的,也可以包含鐵芯或磁粉芯,簡稱電感。用L 表示,單位有亨利(H)、毫亨利 (mH)、微亨利(uH),1H=10^3mH=10^6uH。

 

  一、電感器的作用與電路圖形符號

 

  (一)電感器的電路圖形符號

  電感器是用漆包線、紗包線或塑皮線等在絕緣骨架或磁心、鐵心上繞制成的一組串聯(lián)的同軸線匝,它在電路中用字母“L”表示,上圖是其電路圖形符號,下圖是實物圖。

 

  

 

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  電感器的主要作用是對交流信號進行隔離、濾波或與電容器、電阻器等組成諧

 

  二、電感器的結(jié)構與特點

 

  電感器一般由骨架、繞組、屏蔽罩、封裝材料、磁芯或鐵芯等組成。

  1.骨架 骨架泛指繞制線圈的支架。一些體積較大的固定式電感器或可調(diào)式電感器(如振蕩線圈、阻流圈等),大多數(shù)是將漆包線(或紗包線)環(huán)繞在骨架上,再將磁芯或銅芯、銅芯等裝入骨架的內(nèi)腔,以提高其電感量。

  骨架通常是采用塑料、膠木、陶瓷制成,根據(jù)實際需要可以制成不同的形狀。

  小型電感器(例如色碼電感器)一般不使用骨架,而是直接將漆包線繞在磁芯上。

  空心電感器(也稱脫胎線圈或空心線圈,多用于高頻電路中)不用磁芯、骨架和屏蔽罩等,而是先在模具上繞好后再脫去模具,并將線圈各圈之間拉開一定距離。

  2.繞組 繞組是指具有規(guī)定功能的一組線圈,它是電感器的基本組成部分。

  繞組有單層和多層之分。單層繞組又有密繞(繞制時導線一圈挨一圈)和間繞(繞制時每圈導線之間均隔一定的距離)兩種形式;多層繞組有分層平繞、亂繞、蜂房式繞法等多種。

  3.磁芯與磁棒 磁芯與磁棒一般采用鎳鋅鐵氧體(NX系列)或錳鋅鐵氧體(MX系列)等材料,它

  有“工”字形、柱形、帽形、“E”形、罐形等多種形狀,如右圖所示。

  4.鐵芯 鐵芯材料主要有硅鋼片、坡莫合金等,其外形多為“E”型。

  5.屏蔽罩 為避免有些電感器在工作時產(chǎn)生的磁場影響其它電路及元器件正常工作,就為其增加了金屬屏幕罩(例如半導體收音機的振蕩線圈等)。采用屏蔽罩的電感器,會增加線圈的損耗,使Q值降低。

  6.封裝材料 有些電感器(如色碼電感器、色環(huán)電感器等)繞制好后,用封裝材料將線圈和磁芯等密封起來。封裝材料采用塑料或環(huán)氧樹脂等。

 

  三、電感器的種類

 

  按結(jié)構分類

  電感器按其結(jié)構的不同可分為線繞式電感器和非線繞式電感器(多層片狀、印刷電感等),還可分為固定式電感器和可調(diào)式電感器。

  按貼裝方式分:有貼片式電感器,插件式電感器。同時對電感器有外部屏蔽的成為屏蔽電感器,線圈裸露點一般稱為非屏蔽電感器。固定式電感器又分為空心電感器、磁芯電感器、鐵心電感器等,根據(jù)其結(jié)構外形和引腳方式還可分為立式同向引腳電感器、臥式軸向引腳電感器、大中型電感器、小巧玲瓏型電感器和片狀電感器等。

  

         

  可調(diào)式電感器又分為磁心可調(diào)電感器、銅心可調(diào)電感器、滑動接點可調(diào)電感器、串聯(lián)互感可調(diào)電感器和多抽頭可調(diào)電感器。

  按工作頻率分類

  電感按工作頻率可分為高頻電感器、中頻電感器和低頻電感器。

  空心電感器、磁心電感器和銅心電感器一般為中頻或高頻電感器,而鐵心電感器多數(shù)為低頻電感器。

  按用途分類

  電感器按用途可分為振蕩電感器、校正電感器、顯像管偏轉(zhuǎn)電感器、阻流電感器、濾波電感器、隔離電感電感器、被償電感器等。

  

  

        振蕩電感器又分為電視機行振蕩線圈、東西枕形校正線圈等。

  顯像管偏轉(zhuǎn)電感器分為行偏轉(zhuǎn)線圈和場偏轉(zhuǎn)線圈。

  阻流電感器(也稱阻流圈)分為高頻阻流圈、低頻阻流圈、電子鎮(zhèn)流器用阻流圈、電視機行頻阻流圈和電視機場頻阻流圈等。

  濾波電感器分為電源(工頻)濾波電感器和高頻濾波電感器等。

 

  四、電感線圈的主要特性參數(shù)

 

  電感器的主要參數(shù)有電感量、允許偏差、品質(zhì)因數(shù)、分布電容及額定電流等。

  1、電感量 L

  電感量也稱自感系數(shù),是表示電感器產(chǎn)生自感應能力的一個物理量。

 

  

 

        環(huán)形電感電感量L 表示線圈本身固有特性,與電流大小無關。除專門的電感線圈(色碼電感)外,電感量一般不專門標注在線圈上,而以特定的名稱標注。

  電感器電感量的大小,主要取決于線圈的圈數(shù)(匝數(shù))、繞制方式、有無磁心及磁心的材料等等。通常,線圈圈數(shù)越多、繞制的線圈越密集,電感量就越大。有磁心的線圈比無磁心的線圈電感量大;磁心導磁率越大的線圈,電感量也越大。

  電感量的基本單位是亨利(簡稱亨),用字母“H”表示。常用的單位還有毫亨(mH)和微亨(μH),它們之間的關系是:

  1H=1000mH

  1mH=1000μH

  2、感抗 XL

  電感線圈對交流電流阻礙作用的大小稱感抗XL,單位是歐姆。它與電感量L 和交流電頻率f 的關系為XL=2πfL

  3、允許偏差

  允許偏差是指電感器上標稱的電感量與實際電感的允許誤差值。

  一般用于振蕩或濾波等電路中的電感器要求精度較高,允許偏差為±0.2%~±0.5%;而用于耦合、高頻阻流等線圈的精度要求不高;允許偏差為±10%~15%。

  4、品質(zhì)因素 Q

  品質(zhì)因素Q 是表示線圈質(zhì)量的一個物理量,Q 為感抗XL 與其等效的電阻的比值,即:Q=XL/R。 線圈的Q 值愈高,回路的損耗愈小。線圈的Q 值與導線的直流電阻,骨架的介質(zhì)損耗,屏蔽罩或鐵芯引起的損耗,高頻趨膚效應的影響等因素有關。線圈的Q 值通常為幾十到幾百。

  5、分布電容

  線圈的匝與匝間、線圈與屏蔽罩間、線圈與底版間存在的電容被稱為分布電容。分布電容的存在使線圈的 Q 值減小,穩(wěn)定性變差,因而線圈的分布電容越小越好。

  6、額定電流

  額定電流是指電感器有正常工作時反允許通過的最大電流值。若工作電流超過額定電流,則電感器就會因發(fā)熱而使性能參數(shù)發(fā)生改變,甚至還會因過流而燒毀。

 

  

        環(huán)形電感

 

  五、常用線圈

 

  1、單層線圈

  單層線圈是用絕緣導線一圈挨一圈地繞在紙筒或膠木骨架上。如晶體管收音機中波天線線圈。

  2、蜂房式線圈

  如果所繞制的線圈,其平面不與旋轉(zhuǎn)面平行,而是相交成一定的角度,這種線圈稱為蜂房式線圈。而其旋轉(zhuǎn)一周,導線來回彎折的次數(shù),常稱為折點數(shù)。蜂房式繞法的優(yōu)點是體積小,分布電容小,而且電感量大。蜂房式線圈都是利用蜂房繞線機來繞制,折點越多,分布電容越小

  3、鐵氧體磁芯和鐵粉芯線圈

  線圈的電感量大小與有無磁芯有關。在空芯線圈中插入鐵氧體磁芯,可增加電感量和提高線圈的品質(zhì)因素。

  4、銅芯線圈

  銅芯線圈在超短波范圍應用較多,利用旋動銅芯在線圈中的位置來改變電感量,這種調(diào)整比較方便、耐用。

  5、色碼電感器

  色碼電感器是具有固定電感量的電感器,其電感量標志方法同電阻一樣以色環(huán)來標記。

  6、小型固定電感器

  小型固定電感器通常是用漆包線在磁芯上直接繞制而成,主要用在濾波、振蕩、陷波、延遲等電路中,它有密封式和非密封式兩種封裝形式,兩種形式又都有立式和臥式兩種外形結(jié)構。

  1.立式密封固定電感器 立式密封固定電感器采用同向型引腳,國產(chǎn)電感量范圍為0.1~2200μH(直標在外殼上),額定工作電流為0.05~1.6A,誤差范圍為±5%~±10%,進口的電感量,電流量范圍更大,誤差則更小。進口有TDK系列色碼電感器,其電感量用色點標在電感器表面。

  2.臥式密封固定電感器 臥式密封固定電感器采用軸向型引腳,國產(chǎn)有LG1.LGA、LGX等系列。

  LG1系列電感器的電感量范圍為0.1~22000μH(直標在外殼上),額定工作電流為0.05~1.6A,誤差范圍為±5%~±10%。

  LGA系列電感器采用超小型結(jié)構,外形與1/2W色環(huán)電阻器相似,其電感量范圍為0.22~100μH(用色環(huán)標在外殼上),額定電流為0.09~0.4A。

  LGX系列色碼電感器也為小型封裝結(jié)構,其電感量范圍為0.1~10000μH,額定電流分為50mA、150mA、300mA和1.6A四種規(guī)格。

  7、可調(diào)電感器

  常用的可調(diào)電感器有半導體收音機用振蕩線圈、電視機用行振蕩線圈、行線性線圈、中頻陷波線圈、音響用頻率補償線圈、阻波線圈等,如下圖所示。

 

  

 可調(diào)電感器

 

        1).半導體收音機用振蕩線圈 此振蕩線圈在半導體收音機中與可變電容器等組成本機振蕩電路,用來產(chǎn)生一個輸入調(diào)諧電路接收的電臺信號高出465kHz的本振信號。其外部為金屬屏蔽罩,內(nèi)部由尼龍襯架、工字形磁心、磁帽及引腳座等構成,在工字磁心上有用高強度漆包線繞制的繞組。磁帽裝在屏蔽罩內(nèi)的尼龍架上,可以上下旋轉(zhuǎn)動,通過改變它與線圈的距離來改變線圈的電感量。電視機中頻陷波線圈的內(nèi)部結(jié)構與振蕩線圈相似,只是磁帽可調(diào)磁心。

  2).電視機用行振蕩線圈 行振蕩線圈用在早期的黑白電視機中,它與外圍的阻容元件及行振蕩晶體管等組成自激振蕩電路(三點式振蕩器或間歇振蕩器、多諧振蕩器),用來產(chǎn)生頻率為15625HZ的的矩形脈沖電壓信號。該線圈的磁心中心有方孔,行同步調(diào)節(jié)旋鈕直接插入方孔內(nèi),旋動行同步調(diào)節(jié)旋鈕,即可改變磁心與線圈之間的相對距離,從而改變線圈的電感量,使行振蕩頻率保持為15625HZ,與自動頻率控制電路(AFC)送入的行同步脈沖產(chǎn)生同步振蕩。

  3).行線性線圈 行線性線圈是一種非線性磁飽和電感線圈(其電感量隨著電流的增大而減?。?,它一般串聯(lián)在行偏轉(zhuǎn)線圈回路中,利用其磁飽和特性來補償圖像的線性畸變。

  行線性線圈是用漆包線在“工”字型鐵氧體高頻磁心或鐵氧體磁棒上繞制而成,線圈的旁邊裝有可調(diào)節(jié)的永久磁鐵。通過改變永久磁鐵與線圈的相對位置來改變線圈電感量的大小,從而達到線性補償?shù)哪康摹?/p>

  8、偏轉(zhuǎn)線圈

  偏轉(zhuǎn)線圈是電視機掃描電路輸出級的負載,偏轉(zhuǎn)線圈要求:偏轉(zhuǎn)靈敏度高、磁場均勻、Q 值高、體積小、價格低。

  偏轉(zhuǎn)線圈是電視機顯像管的附屬部件,它包括行偏轉(zhuǎn)線圈和場偏轉(zhuǎn)線圈,均套在顯像管的管頸(錐體部位)上,用來控制電子束的掃描運動方向。行偏轉(zhuǎn)線圈控制電子束作水平方向掃描,場偏轉(zhuǎn)線圈控制電子束作垂直方向掃描。右圖是偏轉(zhuǎn)線圈的外形及結(jié)構。

  

        偏轉(zhuǎn)線圈外形

  

        偏轉(zhuǎn)線圈結(jié)構

 

  9、阻流電感器

  阻流電感器是指在電路中用以阻塞交流電流通路的電感線圈,它分為高頻阻流線圈和低頻阻流線圈。

  1.高頻阻流線圈 高頻阻流線圈也稱高頻扼流線圈,它用來阻止高頻交流電流通過。

  高頻阻流線圈工作在高頻電路中,多用采空心或鐵氧體高頻磁心,骨架用陶瓷材料或塑料制成,線圈采用蜂房式分段繞制或多層平繞分段繞制。

  2.低頻阻流線圈 低頻阻流線圈也稱低頻扼流圈,它應用于電流電路、音頻電路或場輸出等電路,其作用是阻止低頻交流電流通過。

  通常,將用在音頻電路中的低頻阻流線圈稱為音頻阻流圈,將用在場輸出電路中的低頻阻流線圈稱為場阻流圈,將用在電流濾波電路中的低頻阻流線圈稱為濾波阻流圈。

  低頻阻流圈一般采用“E”形硅鋼片鐵心(俗稱矽鋼片鐵心)、坡莫合金鐵心或鐵淦氧磁心。為防止通過較大直流電流引起磁飽和,安裝時在鐵心中要留有適當空隙。

 

  六、自感與互感

 

  自感

  當線圈中有電流通過時,線圈的周圍就會產(chǎn)生磁場。當線圈中電流發(fā)生變化時,其周圍的磁場也產(chǎn)生相應的變化,此變化的磁場可使線圈自身產(chǎn)生感應電動勢(感生電動勢)(電動勢用以表示有源元件理想電源的端電壓),這就是自感。

  互感

  兩個電感線圈相互靠近時,一個電感線圈的磁場變化將影響另一個電感線圈,這種影響就是互感?;ジ械拇笮∪Q于電感線圈的自感與兩個電感線圈耦合的程度,利用此原理制成的元件叫做互感器。

 

  七、最小值與最大值

 

  電感L的最小值由所需維持的最小負載電流的要求來決定。流過電感L的電流分為連續(xù)和不連續(xù)兩種工作情況。不管是哪種情況,只要是輸入、輸出電壓保持不變,則電流波形的斜率也不會因為負載電流的減小而改變。

  如果負載電流I。逐漸減小,在電感L中的波動電流最小值剛好為零時,定義為臨界電流Ioc則Ioc應等于電流峰一峰值的-半,即

  Ioc=1/2△iL

  當Io < Ioc時,iL將進人不連續(xù)狀態(tài)Io ≥ Ioc時iL為連續(xù)狀態(tài)。

  單端正激式轉(zhuǎn)換器的閉環(huán)控制電路如圖所示。圖中Cc為去磁復位繞組△的分布電容。連續(xù)狀態(tài)的傳遞函數(shù)有兩個極點;不連續(xù)狀態(tài)的傳遞函數(shù)只有一個極點,如果想在狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中都能穩(wěn)定地工作,就必須要進行小心細致的設計。

  單端正激式轉(zhuǎn)換器的閉環(huán)控制電路

  L值的另一個限制因素將出現(xiàn)在應用于多組輸出電壓的情況。因為控制環(huán)只與-個相關的輸出端閉環(huán),當此輸出端電流低于臨界值時,占空比將減少以保持此輸出端的電壓不變。對于其他的輔助輸出端,假定其所帶的是恒定負載,在上述占空比下降的情況下,其電壓也下降。很明顯這不是所希望的,因此在多組輸出電壓時,為了保持輔助輸出電壓不變,電感L的值應大于所需的最小值。也就是說,如果輔助電壓要保持在一定的波動范圍內(nèi)時,則主輸出的電感必須一直超過臨界值,即一直在連續(xù)狀態(tài)。

  電感的最大值一般受效率、體積和造價的限制,帶直流電流運行的大電感的造價是昂貴的。從J眭能上來看,電感L過大將使調(diào)節(jié)系統(tǒng)的反應速度減慢。因為過大的L在負載出現(xiàn)較大的瞬態(tài)變化時限制了輸出電流的最大變化率。

 

  八、共模電感

 

 ?。ㄒ唬?、初識共模電感

  共模電感(Common mode Choke),也叫共模扼流圈,常用于電腦的開關電源中過濾共模的電磁干擾信號。在板卡設計中,共模電感也是起EMI濾波的作用,用于抑制高速信號線產(chǎn)生的電磁波向外輻射發(fā)射。

  小知識:EMI(Electro Magnetic Interference,電磁干擾)

  計算機內(nèi)部的主板上混合了各種高頻電路、數(shù)字電路和模擬電路,它們工作時會產(chǎn)生大量高頻電磁波互相干擾,這就是EMI。EMI還會通過主板布線或外接線纜向外發(fā)射,造成電磁輻射污染,不但影響其他的電子設備正常工作,還對人體有害。

  PC板卡上的芯片在工作過程中既是一個電磁干擾對象,也是一個電磁干擾源。總的來說,我們可以把這些電磁干擾分成兩類:串模干擾(差模干擾)與共模干擾(接地干擾)。以主板上的兩條PCB走線(連接主板各元件的導線)為例,所謂串模干擾,指的是兩條走線之間的干擾;而共模干擾則是兩條走線和PCB地線之間的電位差引起的干擾。

  串模干擾電流作用于兩條信號線間,其傳導方向與波形和信號電流一致;共模干擾電流作用在信號線路和地線之間,干擾電流在兩條信號線上各流過二分之一且同向,并以地線為公共回路。

  串模干擾和共模干擾

  如果板卡產(chǎn)生的共模電流不經(jīng)過衰減過濾(尤其是像USB和IEEE 1394接口這種高速接口走線上的共模電流),那么共模干擾電流就很容易通過接口數(shù)據(jù)線產(chǎn)生電磁輻射-在線纜中因共模電流而產(chǎn)生的共模輻射。美國FCC、國際無線電干擾特別委員會的CISPR22以及我國的GB9254等標準規(guī)范等都對信息技術設備通信端口的共模傳導干擾和輻射發(fā)射有相關的限制要求。

  為了消除信號線上輸入的干擾信號及感應的各種干擾,我們必須合理安排濾波電路來過濾共模和串模的干擾,共模電感就是濾波電路中的一個組成部分。

  共模電感實質(zhì)上是一個雙向濾波器:一方面要濾除信號線上共模電磁干擾,另一方面又要抑制本身不向外發(fā)出電磁干擾,避免影響同一電磁環(huán)境下其他電子設備的正常工作。

  上圖是我們常見的共模電感的內(nèi)部電路示意圖,在實際電路設計中,還可以采用多級共模電路來更好地濾除電磁干擾。此外,在主板上我們也能看到一種貼片式的共模電感,其結(jié)構和功能與直立式共模電感幾乎是一樣的。

  (二)、從工作原理看共模電感

  為什么共模電感能防EMI要弄清楚這點,我們需要從共模電感的結(jié)構開始分析。

  共模電感濾波電路

  上圖是包含共模電感的濾波電路,La和Lb就是共模電感線圈。這兩個線圈繞在同一鐵芯上,匝數(shù)和相位都相同(繞制反向)。這樣,當電路中的正常電流流經(jīng)共模電感時,電流在同相位繞制的電感線圈中產(chǎn)生反向的磁場而相互抵消,此時正常信號電流主要受線圈電阻的影響(和少量因漏感造成的阻尼);當有共模電流流經(jīng)線圈時,由于共模電流的同向性,會在線圈內(nèi)產(chǎn)生同向的磁場而增大線圈的感抗,使線圈表現(xiàn)為高阻抗,產(chǎn)生較強的阻尼效果,以此衰減共模電流,達到濾波的目的。

  事實上,將這個濾波電路一端接干擾源,另一端接被干擾設備,則La和C1,Lb和C2就構成兩組低通濾波器,可以使線路上的共模EMI信號被控制在很低的電平上。該電路既可以抑制外部的EMI信號傳入,又可以衰減線路自身工作時產(chǎn)生的EMI信號,能有效地降低EMI干擾強度。

  小知識:漏感和差模電感

  對理想的電感模型而言,當線圈繞完后,所有磁通都集中在線圈的中心內(nèi)。但通常情況下環(huán)形線圈不會繞滿一周,或繞制不緊密,這樣會引起磁通的泄漏。共模電感有兩個繞組,其間有相當大的間隙,這樣就會產(chǎn)生磁通泄漏,并形成差模電感。因此,共模電感一般也具有一定的差模干擾衰減能力。

  在濾波器的設計中,我們也可以利用漏感。如在普通的濾波器中,僅安裝一個共模電感,利用共模電感的漏感產(chǎn)生適量的差模電感,起到對差模電流的抑制作用。有時,還要人為增加共模扼流圈的漏電感,提高差模電感量,以達到更好的濾波效果。

  從看板卡整體設計看共模電感

  在一些主板上,我們能看到共模電感,但是在大多數(shù)主板上,我們都會發(fā)現(xiàn)省略了該元件,甚至有的連位置也沒有預留。這樣的主板,合格嗎?

  不可否認,共模電感對主板高速接口的共模干擾有很好的抑制作用,能有效避免EMI通過線纜形成電磁輻射影響其余外設的正常工作和我們的身體健康。但同時也需要指出,板卡的防EMI設計是一個相當龐大和系統(tǒng)化的工程,采用共模電感的設計只是其中的一個小部分。高速接口處有共模電感設計的板卡,不見得整體防EMI設計就優(yōu)秀。

  所以,從共模濾波電路我們只能看到板卡設計的一個方面,這一點容易被大家忽略,犯下見木不見林的錯誤。 只有了解了板卡整體的防EMI設計,我們才可以評價板卡的優(yōu)劣。那么,優(yōu)秀的板卡設計在防EMI性能上一般都會做哪些工作呢?

  ●主板Layout(布線)設計

  對優(yōu)秀的主板布線設計而言,時鐘走線大多會采用屏蔽措施或者靠近地線以降低EMI。對多層PCB設計,在相鄰的PCB走線層會采用開環(huán)原則,導線從一層到另一層,在設計上就會避免導線形成環(huán)狀。如果走線構成閉環(huán),就起到了天線的作用,會增強EMI輻射強度。

  信號線的不等長同樣會造成兩條線路阻抗不平衡而形成共模干擾,因此,在板卡設計中都會將信號線以蛇形線方式處理使其阻抗盡可能的一致,減弱共模干擾。同時,蛇形線在布線時也會最大限度地減小彎曲的擺幅,以減小環(huán)形區(qū)域的面積,從而降低輻射強度。

  主板的蛇形布線

  在高速PCB設計中,走線的長度一般都不會是時鐘信號波長1/4的整數(shù)倍,否則會產(chǎn)生諧振,產(chǎn)生嚴重的EMI輻射。同時走線要保證回流路徑最小而且通暢。對去耦電容的設計來說,其設置要靠近電源管腳,并且電容的電源走線和地線所包圍的面積要盡可能地小,這樣才能減小電源的波紋和噪聲,降低EMI輻射。

  當然,上述只是PCB防EMI設計中的一小部分原則。主板的Layout設計是一門非常復雜而精深的學問,甚至很多DIYer都有這樣的共識:Layout設計得優(yōu)秀與否,對主板的整體性能有著極為重大的影響。

  ●主板布線的劃斷

  如果想將主板電路間的電磁干擾完全隔離,這是絕對不可能的,因為我們沒有辦法將電磁干擾一個個地“包”起來,因此要采用其他辦法來降低干擾的程度。主板PCB中的金屬導線是傳遞干擾電流的罪魁禍首,它像天線一樣傳遞和發(fā)射著電磁干擾信號,因此在合適的地方“截斷”這些“天線”是有用的防EMI的方法。

  “天線”斷了,再以一圈絕緣體將其包圍,它對外界的干擾自然就會大大減小。如果在斷開處使用濾波電容還可以更進一步降低電磁輻射泄露。這種設計能明顯地增加高頻工作時的穩(wěn)定性和防止EMI輻射的產(chǎn)生,許多大的主板廠商在設計上都使用了該方法。

  電感的計算公式:

  加載其電感量按下式計算:線圈公式

  阻抗(ohm) = 2 * 3.14159 * F(工作頻率) * 電感量(mH),設定需用 360ohm 阻抗,因此:

  電感量(mH) = 阻抗 (ohm) ÷ (2*3.14159) ÷ F (工作頻率) = 360 ÷ (2*3.14159) ÷ 7.06 = 8.116mH

  據(jù)此可以算出繞線圈數(shù):

  圈數(shù) = [電感量* { ( 18*圈直徑(吋)) + ( 40 * 圈長(吋))}] ÷ 圈直徑 (吋)

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

  空心電感計算公式

  空心電感計算公式:L(mH)=(0.08D.D.N.N)/(3D+9W+10H)

  D------線圈直徑

  N------線圈匝數(shù)

  d-----線徑

  H----線圈高度

  W----線圈寬度

  單位分別為毫米和mH。。

  空心線圈電感量計算公式:

  l=(0.01*D*N*N)/(L/D+0.44)

  線圈電感量 l單位: 微亨

  線圈直徑 D單位: cm

  線圈匝數(shù) N單位: 匝

  線圈長度 L單位: cm

  頻率電感電容計算公式:

  l=25330.3/[(f0*f0)*c]

  工作頻率: f0 單位:MHZ 本題f0=125KHZ=0.125

  諧振電容: c 單位:PF 本題建義c=500.。.1000pf 可自行先決定,或由Q

  值決定

  諧振電感: l 單位: 微亨

  線圈電感的計算公式

  1。針對環(huán)行CORE,有以下公式可利用: (IRON)

  L=N2.AL L= 電感值(H)

  H-DC=0.4πNI / l N= 線圈匝數(shù)(圈)

  AL= 感應系數(shù)

  H-DC=直流磁化力 I= 通過電流(A)

  l= 磁路長度(cm)

  l及AL值大小,可參照Micrometal對照表。例如: 以T50-52材,線圈5圈半,其L值為T50-52(表示OD為0.5英吋),經(jīng)查表其AL值約為33nH

  L=33.(5.5)2=998.25nH≒1μH

  當流過10A電流時,其L值變化可由l=3.74(查表)

  H-DC=0.4πNI / l = 0.4×3.14×5.5×10 / 3.74 = 18.47 (查表后)

  即可了解L值下降程度(μi%)

  2。介紹一個經(jīng)驗公式

  L=(k*μ0*μs*N2*S)/l

  其中

  μ0 為真空磁導率=4π*10(-7)。(10的負七次方)

  μs 為線圈內(nèi)部磁芯的相對磁導率,空心線圈時μs=1

  N2 為線圈圈數(shù)的平方

  S 線圈的截面積,單位為平方米

  l 線圈的長度, 單位為米

  k 系數(shù),取決于線圈的半徑(R)與長度(l)的比值。

  計算出的電感量的單位為亨利(H)。

 

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