充電器中的電感和扼流圈

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充電器中的電感和扼流圈

充電器廠家為大家介紹了如下幾種繞線元件（電感和握流圈）

1.簡(jiǎn)單的電感（無(wú)直流電流通過(guò)）

2.共模線路濾波電感（特別是載有大的對(duì)稱工頻電流的雙繞組電感）
3.串聯(lián)型線路濾波電感器（載有大且非對(duì)稱工頻電流的電感）
4.流圈（繞在有氣隙的鐵氧體磁心且載有大直流偏置電流的電感）
5.棒狀流圈（繞在鐵氧體磁心或棒狀鐵粉磁心上的拋流圈）

為了便于討論，我們這里所說(shuō)的“電感”專指不帶直流電流的繞線元件，“扼流圈”專指載有大偏置電流并且有相對(duì)較小交流紋波的繞線元件。
對(duì)繞線元件的設(shè)計(jì)和選材必須充分考慮其應(yīng)用的場(chǎng)所，此外，設(shè)計(jì)要重復(fù)多次，要協(xié)調(diào)好一些相互聯(lián)系但又對(duì)立的變量之間的關(guān)系。
如果工程師能完全理解和拿握充電器中的各種繞線元件最優(yōu)設(shè)計(jì)所需的理論和實(shí)際規(guī)格要求，那么他擁有的設(shè)計(jì)技能將是寶貴的和獨(dú)一無(wú)二的。
這里所用到的設(shè)計(jì)方法主要根據(jù)其應(yīng)用范圍，重點(diǎn)考慮成本，尺寸和損耗三方面的影響，最終的設(shè)計(jì)只能是折中的方案，由于這三個(gè)主要方面是相互矛盾的，所以只能選用一種折中的方案。設(shè)計(jì)者的任務(wù)就是獲得最佳的折中方案。
在充電器的應(yīng)用中，無(wú)直流偏置的電感一般局限于用在充電器線路中的低通濾波器中，在這里，它們的主要功能就是阻止高噪聲傳回充電器線路中去，那么對(duì)于這類應(yīng)用我們應(yīng)該選用導(dǎo)率高的心材料。
扼流圈（載有大偏置直流電流的電感）應(yīng)用在高頻功率輸出濾波器和連續(xù)型降壓升壓變換器“變壓器”中，在這些應(yīng)用中，應(yīng)該優(yōu)先選用導(dǎo)磁率低且高頻磁損耗小的磁心材料。
為了達(dá)到減少匝數(shù)從而降低銅損耗的要求，最理想的磁心材料應(yīng)該具有高的導(dǎo)磁率和小的磁損耗，遺憾的是，在擔(dān)流圓的設(shè)計(jì)中，大直流元件的存在以及實(shí)際中所用磁性材料的有限的飽和磁通密度使得我們不得不選用低導(dǎo)率的材料或者是在磁心中引入氣，然而，由于過(guò)低的有效導(dǎo)磁率，需要更多匝數(shù)的繞組來(lái)達(dá)到所需的電感值。因此，在扼流圈的設(shè)計(jì)中，為了能通過(guò)一個(gè)較大的直流電流，必須同時(shí)兼顧低銅損耗和高效率兩個(gè)方面。

簡(jiǎn)單的電感
在充電器的應(yīng)用領(lǐng)域中，純電感（不能承載直流電流分量或強(qiáng)制交流大電流分量）是很少見(jiàn)的。與下面將要介紹的共模濾波電感不同，由于不需要?dú)庀叮@種電感的值可直接由已給出的磁心電感系數(shù)A值求出，因此設(shè)計(jì)上相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)此不予以敘述。但是必須要記住此類電感的大小同匝數(shù)的平方成正比。因此必須給出1匝時(shí)的A1（如下式所示），或者給出多匝時(shí)的A1，此時(shí)應(yīng)將A的值歸算至1匝時(shí)的值，方法是除以匝數(shù)的平方。
L=N2AL

共模線路濾波電感
圖所示為一個(gè)典型的平衡式線路濾波器，這種濾波器用在離線充電器中來(lái)限制傳導(dǎo)型RFI噪聲。從圖中可看出，兩個(gè)獨(dú)立的電感L1(a)和L1(b)纏繞在同一個(gè)磁心上，形成一個(gè)雙繞組共模線路濾波器，從圖中圖樣也可以看出電感L2是一個(gè)單繞組串聯(lián)型電感。
圖顯示為兩種典型的雙繞組共模濾波電感。
共模濾波電感有兩個(gè)匝數(shù)相同的、獨(dú)立的繞組。這兩個(gè)繞組是以反相的方式接入電路，從而能通過(guò)串聯(lián)的工頻電流。所以由一般的串聯(lián)交流（甚至可以是直流）充電器電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)將會(huì)相消至零。
當(dāng)這兩個(gè)繞組以反相方式相連且通過(guò)串聯(lián)電流時(shí)，所呈現(xiàn)的電感僅僅是它們之間的漏電感。因此低頻線路電流將不能使磁心飽和，于是可以采用高導(dǎo)磁率的材料而不會(huì)在磁心中引入氣隙，從而只用較少的繞組匝數(shù)便可獲得較大的電感。
然而，對(duì)于共模噪聲（在線路兩端同時(shí)產(chǎn)生的對(duì)地的噪聲電流或電壓）面言，這兩個(gè)繞組是平行且同相位的，且在共模電流下會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)高的電感。因此，為防止任何有效的共模干擾電流傳導(dǎo)到輸入充電器電路，共模噪聲電流可從旁路電路經(jīng)過(guò)電容C1和C2引入地下。

掃描儀電源適配器共模線路濾波電感（E型磁心）基本設(shè)計(jì)方法舉例
在這個(gè)例子中，假設(shè)采用一個(gè)高導(dǎo)磁率的E型鐵氧體磁心，對(duì)于一個(gè)特定的鐵心尺寸要求有最大的共模電感組。由于其中兩個(gè)繞組是反相對(duì)稱的，因此磁心中的有效的直流或低頻交流電流為零。如圖3。1。1a所示。通常在設(shè)計(jì)共模線路濾波電感時(shí)，設(shè)計(jì)人員僅僅是通過(guò)選擇磁心的大小來(lái)獲得某一工作電流下能取得的盡可能大的電感值的（當(dāng)然，所選的磁心大小也要滿足一致性、一定的性能要求、功率損耗、溫升等要求）。

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