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电感器的分类

2016-12-16  张东升的...
    

电感器,简称电感,是将电能转换为磁能并存储起来的元件,在电子系统和电子设备中必不可少。其基本特性如下:通低频、阻高频;通直流、阻交流。电感在电路中主要用于耦合、滤波、缓冲、反馈、阻抗匹配、振荡、定时、移相等。

  1 电感的分类

  电感总体上可以分为两大类:一类是自感线圈或变压器;另一类是互感变压器

  1.1 电感线圈的外形及特点

  电感线圈有小型固定电感线圈、空芯线圈、扼流圈、可变电感线圈、微调电感线圈等。

  (1)小型固定电感线圈

  小型固定电感线圈是将线圈绕制在软磁铁氧体的基础上,再用环氧树脂或塑料封装制作而成。小型固定电感线圈外形结构主要有立式和卧式两种。小型固定电感线圈的电感量较小,一般为0.1~100p.H,工作频率为10kHz~⒛0MHz。其特点是体积小、质量轻、结构牢固和安装方便。各种常见小型固定电感线圈外形如图1所示。

图1 常见小型固定电感线圈外形

  (2)空芯线圈

  空芯线圈是用导线直接绕制在骨架上而制成。线圈内没有磁芯或铁芯,通常线圈绕的匝数较少,电感量小,常用在高频电路中,如电视机的高频调谐器。常见空芯线圈外形如图2所示。

图2 常见空芯线圈外形

  (3)扼流圈

  扼流圈常有低频扼流圈和高频扼流圈两大类。

  (a)低频扼流圈

  低频扼流圈又称滤波线圈,一般由铁芯和绕组等构成。低频扼流圈常与电容组成电源滤波电路,以滤除整流后残存的交流成分,通常使用硅钢片或铁芯为磁芯,体积和质量较大。常见的低频扼流圈外形如图3所示。

图3 常见低频扼流圈外形

  (b)高频扼流圈

  高频扼流圈用在高频电路中,阻碍高频信号的通过。在电路中,高频扼流圈常与电容串联组成滤波电路,起到分开高频和低频信号的作用;电感量较小,一般为2.5~10mH,通常使用铁氧体为磁芯。常见的高频扼流圈外形如图4所示。

图4 常见高频扼流圈外形

  (4)可变电感线圈

  可变电感线圈通过调节磁芯在线圈内的位置来改变电感量。常见的可变电感线圈外形如图5所示。

图5 常见可变电感线圈外形

  (5)印刷电感器

  印刷电感器又称微带线,常用在高频电子设备中,它是由印制电路板上一段特殊形状的铜箔构成。印刷电感器一般有2个作用:一是对高频信号进行有效传输;二是与其他元件构成匹配网络,使信号输出端与负载能很好匹配。印制电路板上常见的印刷电感器外形如图6所示。

图6 印制电路板上常见的印刷电感器外形1.2 变压器的外形及特点

(b)行推动变压器。行推动变压器也称行激励变压器,接在行推动电路与行输出电路之间,起信号耦合、阻抗变换、隔离及缓冲等作用,控制着行输出管的工作状态。

  行推动变压器由‘E’型铁芯(或磁芯)、骨架及一次(初级)、二次(次级)绕组等构成。行推动变压器的初级绕组一般为700~1000匝,直流电阻值约为60~90Ω;次级绕组一般为60~100匝,直流电阻值约为0.5Ω。行推动变压器的外形结构如图14所示。


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图14 行推动变压器的外形结构

  (c)开关变压器。开关稳压电源电路中使用的开关变压器,属于脉冲电路用振荡变压器。其主要作用是向负载电路提供能量(即为整机各电路提供工作电压),实现输入、输出电路之间的隔离。

  开关变压器采用‘El’型或‘EE’型、‘Ea’型等高导磁率磁芯,其一次(初级)绕组为储能绕组,用来向开关管集电极供电。自激式开关电源的开关变压器一次绕组还包含正反馈绕组或取样绕组,用来提供正反馈电压或取样电压。它激式开关电源的开关变压器一次绕组还包含自馈电绕组,用来提供开关振荡集成电路工作电压。开关变压器二次(次级)侧有多组电能释放绕组,可产生多路脉冲电压,经整流、滤波后供给电视机各有关电路。开关变压器的外形结构如图15所示。

图15 开关变压器的外形结构

  (6)自耦变压器

  自耦变压器的绕组为有抽头的一组线圈,其输入端和输出端之间有电的直接联系,不能隔离为两个独立部分。当输入端同时有直流电和交流电通过时,输出端无法将直流(即不具备隔直流作用)。自耦变压器的外形结构及符号如图16所示。

图16 自耦变压器的外形结构及符号

  (7)隔离变压器

  隔离变压器的主要作用是隔离电源、切断干扰源的耦合通路和传输通道,其一次、二次绕组的匝数比(即变压比)等于1。它又分为电源隔离变压器和干扰隔离变压器。

  (a)电源隔离变压器。电源隔离变压器是具有‘安全隔离’作用的⒈l电源变压器,一般作为彩色电视机的维修设备。

  彩色电视机的底板多数是‘带有电’,在维修时若在彩色电视机与220V交流电源之间接人一只隔离变压器,则彩色电视机即呈‘悬浮’供电状态。当人体偶尔触及隔离变压器二次侧(次级)的任一端时,均不会发生触电事故(人体不能同时触及隔离变压器二次侧的两个接线端,否则会形成闭合回路,发生触电事故)。电源隔离变压器的外形结构如图17所示。

图17 电源隔离变压器的外形结构

  (b)干扰隔离变压器。干扰隔离变压器是具有噪声干扰抑制作用的变压器,可以使两个有联系的电路相互独立,不能形成回路,从而有效地切断干扰信号的通路,使干扰信号无法从一个电路进入另一个电路。干扰隔离变压器通常用于电源的输入端,是抗干扰电路的主要元器件之一。

  干扰隔离变压器外形结构如图18所示。

图18 干扰隔离变压器外形

  1.3 贴片式电感的外形及特点

  与贴片式电阻、贴片式电容不同的是贴片式电感的外观形状多种多样,有的贴片式电感很大,从外观上很容易判断,有的其外观形状和贴片式电阻、贴片式电容相似,很难判断,此时只能借助万用表。常见贴片式电感外形如图19所示。

图19 常见贴片式电感外形

  贴片式电感可分为小功率电感和大功率电感。小功率电感常用于视频和通信方面,大功率电感主要用于DC/DC或DC/AC变换方面。

  (1)变压器的分类

  变压器按工作频率可分为低频变压器、中频变压器和高频变压器。

  变压器按磁芯材料不同,可分为高频、低频和整体磁芯三种。

  高频磁芯是铁粉磁芯,主要用于高频变压器,具有高导磁率的特性,使用频率一般在1~200kHz。低频磁芯是硅钢片,磁通密度一般在6000~16000,主要用于低频变压器;根据硅钢片的形状不同可分为EI(壳型、日型)、UI、口型和C型,几种常见的硅钢片形状如图7所示。

图7 几种常见的硅钢片形状

  整体磁芯分为三种类型,即环形磁芯(T CORE)、棒状铁芯(R CORE)和鼓形铁芯(DR CORE),这三种磁芯的外形如图8所示。


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图8 三种整体磁芯外形

  (2)低频变压器

  低频变压器用来传输信号电压和信号功率,还可实现电路之间的阻抗匹配,对直流电具有隔离作用。低频变压器又可分为音频变压器和电源变压器两种;音频变压器又分为级间耦合变压器、输人变压器和输出变压器,其外形均与电源变压器相似。

  音频变压器的主要作用是实现阻抗变换、耦合信号以及将信号倒相等。因为只有在电路阻抗匹配的情况下,音频信号的传输损耗及其失真才能降到最小。

  (a)级间耦合变压器。级间耦合变压器用在两级音频放大电路之间,作为耦合元件,将前级放大电路的输出信号传送至后一级,并做适当的阻抗变换。

  (b)输入变压器。在早期的半导体收音机中,音频推动级和功率放大级之间使用的变压器为输人变压器,起信号耦合、传输作用,也称为推动变压器。

  输人变压器有单端输人式和推挽输入式。若推动电路为单端电路,则输人变压器为单端输人式;若推动电路为推挽电路,则输入变压器为推挽输入式。

  (c)输出变压器。输出变压器接在功率放大器的输出电路与扬声器之间,主要起信号传输和阻抗匹配的作用。输出变压器也分为单端输出变压器和推挽输出变压器两种。

  (d)电源变压器。电源变压器的作用是将50Hz、2⒛Ⅴ交流电压升高或降低,变成所需的各种交流电压。按其变换电压的形式,可分为升压变压器、降压变压器和隔离变压器等;按其形状构造,可分为长方体或环形(俗称环牛)等。

  常见的低频变压器外形如图9所示。

(a)低频变压器外形

(a)低频变压器外形

(b)低频变压器立体效果图

图9 常见低频变压器外形

  升压变压器的一次(初级)绕组较二次(次级)绕组的圈数(匝数)少,而降压变压器的一次绕组较二次绕组的圈数多。稳压电源和各种家电产品中使用的变压器均属于降压电源变压器。

  电源变压器有‘E’型电源变压器、‘C’型电源变压器和环型电源变压器之分。

  ①‘E’型电源变压器。‘E’型电源变压器的铁芯用硅钢片交叠而成。其缺点是磁路中的气隙较大,效率较低,工作时电噪声较大,优点是成本低廉。

  ②‘C’型电源变压器。‘C’型电源变压器的铁芯由两块形状相同的‘C’型铁芯(由冷轧硅钢带制成)组合而成,与‘E’型电源变压器相比,其磁路中气隙较小,性能有所提高。

  ③环型电源变压器。环型电源变压器的铁芯由冷轧硅钢带卷绕而成,磁路中无气隙,漏磁极小,工作时电噪声较小。

  (3)中频变压器

  中频变压器俗称中周,是超外差式收音机和电视机中的重要组件。中周的磁芯是用具有高频或低频特性的磁性材料制成,低频磁芯用于调幅收音机,高频磁芯用于电视机和调频收音机。中频变压器属于可调磁芯变压器,由屏蔽外壳、磁帽(或磁芯)、尼龙支架、‘工’字磁芯和引脚架等组成,如图lO(b)所示。调节其磁芯,改变线圈的电感量,即可改变中频信号的灵敏度、选择性及通频带。不同规格、不同型号的中频变压器不能直接互换使用。常见中频变压器外形如图10所示。

图10 常见中频变压器外形

  (4)高频变压器

  高频变压器可分为耦合线圈和调谐线圈两大类。耦合线圈的主要作用是连接两部分电路的信号传输,即前级信号通过它送至后级电路;调谐线圈与电容可组成串并联谐振回路,用于选频电路等。天线线圈、振荡线圈等是高频线圈。开关电源变压器由于工作频率通常在几十千赫兹,也属于高频变压器。常见高频变压器外形如图11所示。


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图11 常见高频变压器外形

  (5)脉冲变压器

  脉冲变压器用于各种脉冲电路中,其工作电压、电流等均为非正弦脉冲波。常用的脉冲变压器有电视机的行输出变压器、行推动变压器、开关变压器、电子点火器的脉冲变压器、臭氧发生器的脉冲变压器等。

  (a)行输出变压器。行输出变压器简称FBT或行回扫变压器,是电视机中的主要部件,属于升压式变压器,用来产生显像管所需的各种工作电压(如阳极高压、加速极电压、聚焦极电压等)。有的电视机中的行输出变压器还为整机的其他电路提供工作电压。

  行输出变压器一般由‘U’型磁芯、低压线圈、高压线圈、外壳、高压整流硅堆、高压线、高压帽、灌封材料、引脚、聚焦电位器、加速极电压调节电位器、聚焦电源线、加速极供电线及分压电路等组成。彩色电视机的一体化行输出变压器的外形、结构及符号如图12所示。

图12 行输出变压器的外形、结构及符号

  一体化行输出变压器的引脚识别需从其底部数起,底部示意图如图13(a)所示。辨认时,面对底部,使弓形向右,其底面左上角就是①脚,按顺时针方向数依次是②脚、③脚……一体化行输出变压器的骨架与磁芯如图13(b)、(c)所示。

图13 一体化行输出变压器的底部、骨架与磁芯


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