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开关电源中线圈电感量的盘算

宣布时间:2012年02月24日 00:02    宣布者:1770309616
要害词: 变压器 , 电感 , 互感 , 开关电源 , 线圈电感量
  开关电源电路设计或电路实验历程当中,经常要对线圈或导线的电感和线圈的匝数阻拦盘算,以便对电路参数阻拦调剂和刷新。下面仅列出多种线圈电感量的盘算措施以供参考,其推导历程这里不准备详细简介。
  在阻拦电路盘算的时间,浅易都接纳SI国际单元制,即导磁率接纳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是一个没有单元的系数,μ0真空导磁率 的单元为H/m。
  2-1-1-17-1.几种尺度电感
  1、圆截面直导线的电感

   c1.jpg

  图2-32

  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]
  【诠释】 这是在 l>> r的条件下的盘算公式。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,也称相对导磁率, μr是一个无单元的常数,它很容易经由历程现实丈量来求得。
  2、同轴电缆线的电感
  同轴电缆线如图2-33所示,其电感为:

   c2.jpg

  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:真空导磁率,μ0=4π10-7 [H/m]
  【诠释】 该公式忽视同轴电缆外导体的厚度。
  3、双线制传输线的电感

   c3.jpg

  图2-34

  其中:
  L:输电线的电感 [H]
  l:输电线的长度 [m]
  D:输电线间的距离 [m]
  r:输电线的半径 [m]
  μ0:真空导磁率,μ0=4π10-7 [H/m]
  【诠释】 该公式的应用条件是: l>> D ,D >> r 。
  4、两平行直导线之间的互感
  两平行直导线如图2-34所示,其互感为:

   c4.jpg

  其中:
  M:输电线的互感 [H]
  l :输电线的长度 [m]
  D:输电线间的距离 [m]
  r:输电线的半径 [m]
  μ0:真空导磁率,μ0=4π10-7 [H/m]
  【诠释】 该公式的应用条件是: >> D ,D >> r 。
  5、圆环的电感

   c5.jpg

  其中:
  L:圆环的电感 [H]
  R:圆环的半径 [m]
  r:圆环截面的半径 [m]
  μ0:真空导磁率,μ0=4π10-7 [H/m]
  【诠释】 该公式的应用条件是:R >> r 。
  5、矩型线圈的电感

   c6.jpg

  矩形线圈如图2-36所示,其电感为:

   c7.jpg

  6、螺旋线圈的电感

   c8.jpg

  其中:
  L:螺旋线圈的电感 [H]
  l :螺旋线圈的长度 [m]
  N:线圈的匝数
  S:螺旋线圈的截面积 [m2]
  μ:螺旋线圈外部磁芯的导磁率 [H/m]
  k:长冈系数(由2R/l 决议,表2-1)
  【诠释】 上式用来盘算空心线圈的电感,μ=μ0 ,盘算效果较量准确。当线圈外部有磁芯时,磁芯的导磁率最好选用相对导磁率μr ,μr=μ/μ0 , μ为磁芯的导磁率,即:有磁芯线圈的电感是空心线圈电感的μr 倍, μr可经由历程现实丈量来决议,只需把有磁芯的线圈和空心线圈划分阻拦较量测试,便可求得μr 。但由于磁芯的导磁率会随电流变换而变换,以是很难决议其准确值。这个公式是从单层线圈推导出来的,但对多层线圈也能够或许近似地适用。

   c9.jpg

       7、多层绕组线圈的电感

   c10.jpg

  其中:
  L:多层绕组线圈的电感 [H]
  R:线圈的匀称半径 [m]
  l :线圈的总长度 [m]
  N:线圈的总匝数
  t:线圈的厚度 [m]
  k:长冈系数(由2R/l 决议,见表2-1)
  c:由l/t 决议的系数(见表2-2)
  【诠释】上式是用来盘算多层线圈绕组、截面为圆形的空心线圈的电感盘算公式。长冈系数k可查阅表2-1,系数c可查阅表2-2。当线圈外部有磁芯时,有磁芯线圈的电感是空心线圈电感的μr 倍, μr是磁芯的相对导磁率。相对导磁率的测试措施很质朴,只需把有磁芯的线圈和空心线圈划分阻拦测试,经由历程较量便可求出相对导磁率的年夜小。

   c11.jpg

        8、变压器线圈的电感
  变压器线圈如图2-39所示,其电感为:

   c12.jpg

  L=μN*NS/l (2-108)
  其中:
  L:变压器线圈的电感 [H]
  l :变压器铁芯磁回路的匀称长度 [m]
  N:线圈的匝数
  S:变压器铁芯磁回路的截面积 [m2]
  μ :变压器铁芯的导磁率 [H/m]
  【诠释】上式是用来盘算变压器线圈电感的盘算公式。由于变压器铁芯的磁回路基本是关闭的,变压器铁芯的匀称导磁率相对来讲较量年夜。铁芯的导磁率浅易在产物技能手册中都邑给出,但由于年夜多数开关电源变压器的铁芯都留有气隙,留有气隙的磁回路会泛起磁场强度和磁感应强度漫衍不匀称,是以,(2-108)式中的导磁率只能应用匀称导磁率,技能手册中的数据不克不及直接应用。
  在这类情形下,最好的措施是先制造一个质朴样品,例如,在某个选好的变压器铁芯的骨架上绕一个质朴线圈(好比匝数为10),然后对线圈的电感量阻拦测试,或许找一个已知线圈匝数与电感量的样品作为参考。知道了线圈样品的电感量后,只需把已知参数代入(2-108)或(2-94)式,便可求出其它未知参数,然后把一切已知参数界说为一个常数k;最后电感的盘算公司便可以简化为:L = kN2 ,这样,电感量的盘算就变得异常质朴。
  9、两个线圈的互感
  两线圈的毗连措施如图2-40所示。其中图2-40-a和图2-40-b划分为正、反向勾通;图2-40-c和图2-40-d划分为正、反向并联。

   c13.jpg

  勾通电感为:
  L=L1+L2±2M (2-109)
  并联电感为:
   c14.jpg (2-110)
  其中:
  L:两个线圈毗连后的电感 [H]
  L1 、L2 :划分为线圈1与线圈2的自感 [H]
  M:两个线圈的互感 [H]
  【诠释】互感M有正负,图2-40-a和图2-40-c的接法互感M为正,图2-40-b和图2-40-d的接法互感M为负。两个线圈之间的互感M为:
   c15.jpg (2-111)
  其中:
  M:两个线圈的互感 [H]
  L1、L2 :划分为线圈1与线圈2的自感 [H]
  k:两个线圈的耦合系数
  【诠释】互感的年夜小,取决两个线圈的结构和两个线圈的相对职位和导磁物质。当K=1时, c16.jpg ,这时间间的耦合称为全耦合,它体现一个线圈发生的磁通一切以后外一个线圈经由历程(没有漏磁通)。但在现实应用中,岂论任何结构的两个线圈总会发生漏磁通,是以,耦合系数k总是一个小于1的数。浅易带有铁芯的变压器漏感都较量小,是以,变压器初、次级线圈之间的巧合系数可以以为约即是1。

泉源:陶显芳的博客
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WHG168 揭晓于 2012-2-29 23:33:00
谢谢分享
hrr666 揭晓于 2012-3-28 21:58:53
学习了,谢谢
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