肥宅钓鱼网
当前位置: 首页 钓鱼百科

电路的基本元器件电流源(电源电路的基本元器件)

时间:2023-06-18 作者: 小编 阅读量: 1 栏目名: 钓鱼百科

提供电感的器件称为电感器。感生电动势的大小与电流的变化率成正比。比例因数称为电感,以符号L表示,单位为亨利。自感现象,顾名思义就是自身的电磁感应现象。由自感应所产生的电动势称为自感电动势。自感系数L是一个比例系数,它在量值上等于线圈中的电流为一个单位时通过线圈的磁链。后一种方式,转换器就称为同步方式。这是由于磁芯材料的物理特性决定的。由于纹波电流的变化不会严重影响电感量。

电源电路的基本元器件(1)电阻

电源电路的基本元器件(2)电容

现代高频开关电源电路中常用的磁性元件有输出级的直流滤波电感、谐振电感、输入级的共模滤波电感、差模滤波电感、高频开关变压器、驱动变压器和电流互感器等磁性元件。这些磁元件与电路元件结合在一起协调工作,构成开关电源的电路。为了简化分析,应用安培环路定律和电磁感应定律,将磁性元器件的电磁关系简化为电路关系:自感、互感和变压器。

电感是闭合回路的一种属性,是一个物理量。当电流通过线圈后,在线圈中形成磁场感应,感应磁场又会产生感应电流来抵制通过线圈中的电流。它是描述由于线圈电流变化,在本线圈中或在另一线圈中引起感应电动势效应的电路参数。电感是自感和互感的总称。提供电感的器件称为电感器。

导体的一种性质,用导体中感生的电动势或电压与产生此电压的电流变化率之比来量度。稳恒电流产生稳定的磁场,不断变化的电流(交流)或涨落的直流产生变化的磁场,变化的磁场反过来使处于此磁场的导体感生电动势。感生电动势的大小与电流的变化率成正比。比例因数称为电感,以符号L表示,单位为亨利(H)。

电感是闭合回路的一种属性,即当通过闭合回路的电流改变时,会出现电动势来抵抗电流的改变。这种电感称为自感(self-inductance),是闭合回路自己本身的属性。假设一个闭合回路的电流改变,由于感应作用而产生电动势于另外一个闭合回路,这种电感称为互感(mutual inductance)。

自感:当线圈中有电流通过时,线圈的周围就会产生磁场。当线圈中电流发生变化时,其周围的磁场也产生相应的变化,此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势(感生电动势)(电动势用以表示有源元件理想电源的端电压),这就是自感。

互感:两个电感线圈相互靠近时,一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈,这种影响就是互感。互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合的程度,利用此原理制成的元件叫做互感器。

开关电源设计的一个关键要素是在功率开关管导通时,要找到一种方式将能量储存起来,当开关管关断时将储存能量提供给负载而维持电流连续。除了负载电流需求极小的情况下,电感都是AC/DC转换过程中必不可少的元件,用于维持电流的连续。

现在绝大多数电感可以从许多供应商那里买到现成的,电源设计者仍需要有基本的磁性材料知识。电感中的能量存储在磁场中,该磁场是由导体上线圈(与磁芯耦合在起)通过一定的电流产生的。磁场随着电流的增加而建立,然后使电流在磁场消失时继续流动。

自感现象,顾名思义就是自身的电磁感应现象。它的详细定义是:当回路中导体的电流发生变化时,它周围的磁场就随着变化,即由此电流所产生的穿过回路本身所围面积的磁通量也随着变化,因而在导体中就产生感应电动势,这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化,这种现象就叫做自感现象。由自感应所产生的电动势称为自感电动势。

如图所示,考虑一个闭合回路,设其中电流为I。

根据毕奥-萨伐尔定律(恒定电流元激发磁场的基本规律。提出者是毕奥、萨伐尔。),此电流在空间任一点产生的与磁感应强度B与I成正比,推理得磁通量φL也与回路中的电流I成正比,即φL∝I。

若回路中有N匝,且穿过每一匝线圈的磁通量φL基本相同,则这个N匝线圈中的自感磁链ΨL=NφL,且该自感磁链ΨL也与电流I成正比,即ΨL∝I。

为了表明各个线圈产生自感磁链的能力,将线圈的自感磁链与电流的比值叫做线圈(或回路)的自感系数(或自感量),简称自感,用符号“L”表示,L=ΨL/I=NφL/I。

自感系数L是一个比例系数,它在量值上等于线圈中的电流为一个单位时通过线圈的磁链。在国际单位中,自感系数的单位为亨利(H),1H=1Wb/A。和电感一样,由于亨利的单位较大,实用中常采用豪亨(mH)或微亨(μH),它们的关系为1H=103mH=106μH。

自感理解起来其实也不难,在没有互感作用的情况下,其实自感就是电感。类似于电阻和电容,自感就是表征线圈本身电磁性质的物理量,它仅由线圈的形状、大小、匝数及周围磁介质的分布所决定,在无其他铁磁质的情况下,它与线圈中的电流无关,就好比导线的电阻与加在导体两端的电压、流过导体的电流无关一样。

自感现象也必定伴随着感应电动势的产生,这个感应电动势就是自感电动势,由法拉第电磁感应定律可知,线圈中的自感电动势为e=-ΔΨ/Δt=-LΔI/Δt。

电源电路中的电感

电感元器件是开关电源输出端中的LC滤波电路中的“L”在降压转换中,电感的一端是连接到DC输出电压。另一端通过开关频率切换连接到输入电压或GND。

对于Buck电路来说,在上MOSFET导通的时候,电感会通过MOSFET连接到输入电压。在下MOSFET导通的时候,电感连接到GND。

由于使用Buck控制器,可以采用两种方式实现电感接地:通过二极管接地或通过MOSFET接地。如果是前一种方式,转化器称为异步方式。后一种方式,转换器就称为同步方式。

在状态1过程中,电感的一端连接到输入电压,另一端连接到输出电压。对于一个降压转换器,输入电压必须比输出电压高,因此会在电感上形成正向压降。

在状态2过程中,原来连接到输入电压的电感一端被连接到地。对于一个降压转换器,输出电压必然为正端,因此会在电感上形成负向的压降。

电感电压计算公式:V=L(dI/dt)

因此,当电感上的电压为正时(状态1),电感上的电流就会增加;当电感上的电压为负时(状态2),电感上的电流就会减小。

当脉冲电压施加给电感时,电压电流特性如图:

在Buck电路上实测的电感上的电压和电感上的电流,如下图所示:

通过上图我们可以看到,流过电感的最大电流为DC电流加开关峰峰电流的一半。上图也称为纹波电流。根据上述的公式,我们可以计算出峰值电流:其中,ton是状态1的时间,T是开关周期,DC为状态1的占空比。

同步转换电路

异步转换电路

Rs为感应电阻阻抗加电感绕线电阻的阻。Vf是肖特基二极管的正向压降。R是Rs加MOSFET导通电阻,R=Rs Rm。

电感磁芯的饱和度

通过已经计算的电感峰值电流,我们会知道,随着通过电感的电流增加,它的电感量会衰减。这是由于磁芯材料的物理特性决定的。电感量会衰减多少非常关键,重要:如果电感量衰减过大,转换器就不会正常工作了。当通过电感的电流大到电感失效的程度,此时的电流称为“饱和电流”。这也是电感的基本参数。

转换电路中的功率电感会有一个饱和曲线非常关键,值得注意。要了解这个概念可以观察实际测量的LvsDC电流的曲线:

当电流增加到一定程度后,电感量就会急剧下降,这就是饱和特性。如果电流再增加,电感就会失效了。

有了这个饱和的特性,我们就可以知道在所有的转换器中为什么都会规定在DC输出电流下的电感值变化范围(△L≤20%或30%),电感规格书上为什么会有Isat这个参数了。由于纹波电流的变化不会严重影响电感量。在所有的应用中都希望纹波电流尽量的小,因为它会影响输出电压的纹波。这也就是为什么大家总是很关心DC输出电流下的电感量的衰减程度,而会在规格书中忽略纹波电流下的电感量的原因。

电感具体的设计过程,详情点击:

【开关电源系列】Buck电路选择输出电感

开关电源输出电感的DCR温度补偿

另外电感还会用在输入端,详情点击:

DCDC电源输入电感的作用是什么?

    推荐阅读
  • 10kv高压电缆中间头怎么制作(高压电缆中间接头怎么做)

    高压中间接头怎么做?和低压的一样吗?都需要什么材料?具体制作过程是什么样的?等等诸如此类的问题,都是电工初学者经常都会有疑问的地方,有很多的电工师傅也没有真正做过高压电缆的中间接头,甚至于都没有见过的,今天我们就详细系统的看一看:

  • 乐山嘉阳小火车国庆节一天有几趟(乐山嘉阳小火车国庆节一天有几趟列车)

    残疾军人凭有效证件实行全价票半票。嘉阳小火车全程观光专列及短程观光专列,非景区原因,车票一经售出,概不退票,钱票在窗口当面点清,离柜不认。

  • 教育的概念是什么(什么是教育的概念呢)

    教育的概念是什么教育,是以促进人的发展、社会的进步为目的,以传授知识、经验为手段,培养人的社会活动。培养新生一代为从事社会生活做好准备的整个过程,主要是指学校对儿童、少年、青年进行培养的过程。狭义的教育,主要指学校教育,其涵义是教育者根据一定社会(或阶级)的要求,有目的、有计划、有组织地对受教育者的身心施加影响,把他们培养成为一定社会(或阶级)所需要的人的活动。

  • 十大必吃的菜系(美食特别篇我国各大菜系)

    我国的饮食文化源远流长,其中各大菜系交相辉映,各有千秋,成为了中华民族珍贵的文化瑰宝!“中”是指豫菜不东、不西、不南、不北,而居东西南北之中;不偏甜、不偏咸、不偏辣、不偏酸,而于甜咸酸辣之间求其中、求其平、求其淡。“和”是指溶东西南北为一体,为一统,溶甜咸酸辣为一鼎而求一味,而求一和。中与和为中原烹饪文化之本,为中华文明之本。它主要由广东菜、潮州菜和东江菜组成。

  • 开饮料瓶盖的技巧(开饮料瓶盖的方法技巧)

    跟着小编一起来看一看吧!开饮料瓶盖的技巧勺子:用勺子也可以将瓶盖打开,越大越硬越好,勺子尖对准瓶盖下方,另一只手握紧瓶口,用力向上撬,缓慢施力,就可以将瓶盖打开。用一把足够强硬的钢剪刀,保持平行稍微偏一点的姿势,手握稳剪刀,对准瓶盖的小凸起去剪,慢慢转着圈来剪,剪刀第三个用力一推就可以将瓶盖推开。把叉齿抵住瓶盖凹槽,一个一个向上撬。就能轻易将瓶盖打开。

  • 适合元旦发的说说简短(适合元旦发的说说有哪些)

    适合元旦发的说说有哪些我以涮羊肉的温暖,水煮鱼的热烈,白灼虾的鲜美,咕老肉的甜蜜,拉条子的宽广,发面饼的博大,向你表示真诚的祝福,祝你新的一年,快乐幸福!元旦放假,你有什么计划和安排呢?新年的扉页上,写满了无数美好的憧憬当。

  • 海清是黄磊最叛逆的学生(海清温峥嵘张棪琰)

    妈妈这种对细节的专注也落到了海清的身上,对海清要求极高。张棪琰出生在一个演艺世家,爷爷是中国最早的一批导演,爸爸则是演员兼老师,在北电任教。而张陆和律师表明自己和邵思涵16年底就商议离婚了。但此处有两个疑点,首先就是邵思涵2016年底刚庆祝过结婚纪念日。第二个疑点是张陆2017年2月还点赞了邵思涵微博。邵思涵声称自己要发出张棪琰和张陆的聊天记

  • 电脑充电有声音正常吗(电脑充电有声音正不正常)

    下面内容希望能帮助到你,我们来一起看看吧!电脑充电有声音正常吗关于笔记本充电时发出声音是正常的。这是因为当电源输出电流的时候,那个吱吱声是适配其中的磁性元件发出的声音,比如电感啦、脉冲变压器啦。像有的适配器声音大,有的声音小,这是一个做工的差异,这个没什么问题的放心使用。要是不放心就到专业维修店,去咨询或者维修。

  • 推荐几款好用的男士水乳(8款男士平价水乳大盘点)

    如果晒后不及时做好护肤工作,那紫外线对皮肤的伤害是不可逆的。晒后24小时是黄金急救修护时间,掌握好以下4个要点,就能轻松解救晒后的肌肤。对于学弟们来说,最简单的晒后修复方法就是用水乳。K2打就是深层清洁、补水保湿和控油。

  • 电脑如何改ip地址(电脑改ip地址的方法)

    我们一起去了解并探讨一下这个问题吧!电脑如何改ip地址首先打开电脑,右键点击此电脑,选择属性。打开控制面板,点击网络和共享中心。双击Internet协议版本4,勾选使用下面的IP地址。输入IP地址与子网掩码,点击确定,再次点击确定即可。