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堅融實業技術培訓-電感參數測試方法

日期：2012-07-22瀏覽：2895次

堅融實業技術培訓-電感參數測試方法

 

開關電源以及通信業的發展對電感器提出了高頻特性和低損耗的要求，鑒于這種要求的提出，電感器的測試過程也轉向了更高頻率的領域，產生了電感參數測試方法:
    描述一個電感器有幾個參數，zui常用的測量參數是電感值（L）和品質因數（Q），此外直流電阻（DCR）也是一個很有用的參數。
    電感器是一種繞線式的導體，是一種在磁場中儲存能量的器件（與此相對，電容是在電場中儲存能量的器件）。電感器包括有一個內芯以及一組繞在內芯上的繞組。由于空氣可以看作是恒定不變的，因此它是一種zui簡單的內芯材料，但是從實際效率來看，磁性材料如金屬鐵和鐵氧體則更為常用。電感器的內芯材料，內芯長度和繞線匝數直接影響著電感器的載流能力。
    串連方式和并聯方式都可用來進行電感值的測量：對于大電感值的情形，給定頻率下的電抗相對大一些，所以并聯阻抗比串連阻抗更為顯著，因而應采用并聯等效電路來評測一個大電感。相反，對于低電感值的情形，電抗值較小，因而串連阻抗比并聯阻抗更為明顯，這樣串連等效電路是一個較好的測量方式。對于非常小電感值的情況，頻率越高測量精度越好。 

    實際電感值的測量 
    電感值的大小是任何一個線圈的基本電特性，它取決于線圈繞線的匝數，線圈的直徑，線圈的長度以及內芯的特性。
     從定義上來看，電感值是整個磁通鏈（∧）與流過電感或線圈電流（I）的比值。磁通鏈大小取決于媒質（內芯材料）磁導率（μ）的大小，也就是說電感值大小與磁導率成正比。
磁導率是描述某種材料磁場特性的一種度量參數，它反映了該材料能夠被磁場穿透的程度，對鐵氧體介質而言，它不是一個常數，它隨材料的組成成分和磁通量密度而變化：
    材料本身不變化，可是磁通量密度則依流過線圈電流的不同而變化。
    電感器的內芯材料，內芯片度以及繞線匝數直接影響著感器的載流能力。 

  品質因數
　　品質因數是電抗與阻抗的比值，所以是一個無量綱參數，它是衡量一個電感有多'純'或有多'真'的參量（也就是說，它反映了電感器具有多少比例的純電抗）。
    電感的Q值越高，它的損耗就越小。耗散因數（D）定義為1/Q，它反映了元件的總損耗。線圈的D受到銅材料損耗、渦流損耗和磁滯損耗的共同影響。
采用直流偏置
為了能測出電感值的大小，電感器必須在實際條件下進行測試，也就是說線圈中應有電流流過。標準的LCR測量儀用的是交流源，電流較小，并不適合用來測量電源中使用的那類大電流電感器。
    實際進行電感測量時并不需要采用交流大電流源，只需要用一個直流與交流的復合源就行了。直流偏置可以產生一個使電感偏離正常工作狀態的測試條件，所以用普通的LCR測量儀就可以進行電感測量。 
 

 直流電阻測量 
    測量線圈繞線的直流電阻（DCR）或繞線電阻值可以確定繞線線徑是否合適、繞線張力的大小以及在加工生產過程的連接方式。繞線電抗的大小與電流變化的頻率成正比，這就是為什么要測量直流電阻而不是交流阻抗。在低頻條件下，繞線的直流電阻就相當于繞線的銅芯損耗，知道了銅芯損耗的多少就可以更估計出被測元件的D值。 

    電壓變化 
    由于加在電感器上的電壓隨阻抗而變化，而電感器的阻抗又隨著電流而變化。而一般的LCR測量儀設計用于測量容性和阻性元件，當用于測量電感元件時，可能會引起電感值偏差。這種偏差的產生是由于加在電感器上的電壓不能保持恒定不變而引起的。采用電壓電平電路可以監測電感上電壓的變化，因而去連續調節可編程電壓源。
   
恒定不變的電源 
     如果流過電感器的電流不能保持恒定不變，那么被測電感器的電感值也會變化，變化值的大小通常是LCR測量儀開路可編程測試電壓的函數。
     LCR測量儀中的可編程電壓是在開路條件下得到的，當測量儀內阻（RS）與交流輸出串連起來時，通過內阻后電壓會有所下降。當被測試元件連到測量儀之后，加在被測元件上的電壓大小取決于RS的大小和被測器件的阻抗大小。測量儀的內阻一般在5Ω～100kΩ之間。 

     損耗總述 
     銅芯損耗在低頻條件下相當于繞線的直流電阻，它與電流變化的頻率正好成反比，采用DCR測量方法的電感分析儀可以測量銅芯損耗。
    鐵和銅導體中的渦流損耗是因為流過銅芯中的電流轉化成熱量而形成的，它與頻率成正比。
    磁滯損耗的大小與滯后回線所包圍面積的大小成正比，與該回路被橫截的次數（頻率）也成正比。它隨信號幅值而變化（并不直接相關），隨頻率增加而增加。但是與信號幅值的數值關系并不很顯著，已知某個信號電平并不能直接得到損耗大小。

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