电感在电路设计方程和应用程序的概述
关键的外卖
“用”是测量inductance-or反对流的变化。
感应电磁力的比例或电压电流的变化率等于电感。
一个电感影响电流的流动,但总效应取决于电感的大小和频率。
尽管牛顿第一运动定律称为惯性定律,伽利略最初开发惯性的概念。在他研究摩擦的影响,伽利略放置两个坡道面对面,然后看着球滚下来一架飞机和其他接近相同的高度。表面光滑的斜坡让球滚更高。鉴于他所观察到的,伽利略认为消除摩擦会让球到达原来的高度。
牛顿对伽利略的理论扩展显示一个对象不需要保持运动的力量。没有摩擦力作为工作对象,运动将继续以同样的速度和方向。
据我所知,伽利略和牛顿成为电气工程师。如果他们有,世界今天可能是非常不同的。然而,他们的工作为我们奠定了基础研究电感方程。
测量电感
在机械工程,惯性被定义为一个大规模反对改变速度。电感反对当前的变化在一个电路。所需的力来启动或停止电流大于消耗的能量保持电流。
每个导电路径在一个电路都有一定数量的电感和对立的电流。我们测量的inductance-or反对改变流入”用。”命名的约瑟夫·亨利,亨利(h)是一个标准的国际(SI)电感的导出单位。国际标准单位的基地,一个亨利= 1公斤米的平方除以秒的平方/安培方或者:
公斤。米/ s2 x A2
一公斤米/秒= 1牛顿第二或冲动的SI单位。在电子、电感测量在毫亨(mH)或微亨(µH)。
电感方程
一个电感器具有电感的特性和能量存储在一个磁场。交变电流通过一个循环或线圈产生一个电压或EMF线圈的线。因为当前数量的增加和减少,磁场也增加和减少。当磁场形成同心线循环,循环加入线圈周围创建更大的循环。增加线圈的电流在一个循环导致磁场扩大和减少在其他线和诱导电压回路的循环。
减少循环回路的导线和注入电流产生磁通密度的差距(Φ)穿透表面电流包围。法拉第感应定律描述了回路电感的影响,表明磁场引起的任何改变电压的导体。电感的值等于感应电磁力的比例或电压的变化率。电压有其最大价值与时间(t)的变化。
利用法拉第定律可能不是一个有意识的选择了,但是
因为EMF匝数成正比,线圈,不止一个循环产生一个电压N倍的电压量由一个线圈。方程形式,EMF等于:
N =ΔΦ/Δt
增加频率或者增加线圈的匝数增加的感应电压。另一种形式的方程是价值从感应电压的角度:
感应电压(重要的)=电感的值(L)用乘以安培每秒的速度变化(di / dt)或六世= L x di / dt
当我们看一个亨利的电力,一个亨利=电感的值需要诱导一伏特当线圈中的电流(i)变化速度每秒1安培的(t)。方程告诉我们,当前的变化和原因力构建整个电感,电感器的工作对惯性。没有稳定的电流变化,力不能增加。
添加一个负号原始方程表明,EMF创建一个电流和磁场通量,反对任何改变:
- n xΔΦ/Δt
因为海因里希·伦茨表示这方面的归纳,我们称它为楞次定律。感应反对,减缓任何改变。楞次告诉我们,一个感应电流方向引起的磁场,反对磁场的变化,诱发电流。自身电感或者的自感voltage-occurs当载流导线的电流变化。形成的磁场改变当前self-induces电压的电路。
应用一个电压导体导致导线周围的磁场来构建。磁场的增加阻止电流通过在同一瞬间电压。由于稳定磁场,电流。删除当前的源磁场引起的崩溃和一代的力量,保持电流方向相同。
而一个电感电流的流动,影响总效应取决于电感的大小和频率。减少与一个大电感或经常发生高频率。更多的电流发生较小的电感或更低的频率。字母L代表电感在方程和原理图。
将两个电感串联产生一个等效电感(Leq)等于两个电感的总和:
Leq L1 - L2 +
两个电感器放置在系列中,电流降低到较小的电感的值将允许流动。由于这个因素,等效电感的变化:
Leq = L1 + L2≈L2
放置两个并联电感产生等效电感等于两个电感的乘积除以两个电感的总和:
Leq = L1L2 L1 / L2 +
因为电感电流的变化,也会使功耗,我们测量欧姆感应电阻。感抗的最终结果是降低电流。下一个方程显示,感抗(XL)随频率(f)和电感的值(L):
XL = 2πfl
互感
磁通穿过电路影响电流的电路以及电路中的电流附近的第一个电路。作为第一个电路相交导体产生的磁场在接下来的电路,它产生了电流。一个磁场存在原电路,另一个磁场存在下一个电路。这两个字段保持每一个产生的电流成正比。
电流,这两个磁场相互作用,通过相互inductance-become的一部分受到第一电流,另一部分受到第二电流。互感的数量取决于电路的几何布置。将电路进一步减少互感的数量。
有微量
寄生电感可以创建不同类型的问题高速电路。杂散电感的问题可以通过组件产生和发生PCB的痕迹,导致的问题信号的完整性。这些问题表现为相声、噪声耦合电磁干扰由感应电流引起的。
尽管导致或有小痕迹物理领域和生产少量的杂散电感,当前可以产生变化高电压。驻留在PCB的寄生电感的微量增加任何电压峰值的影响引起的开关电源。
下一个方程显示了组件的微亨的电感量铅,直径0.15英寸,长度为1/4英寸。在这个方程中,我们将使用ln基地e (ln)作为乘数。自然对数基地e是一个无理数e≈2.718。
µh = .00508 x长度{[ln x 2 x /半径长度]-。}
µh = .00508 x为{[2.718268237 (2 x 0。25 / 0.075) -炮}或
µh = 0.00127 x 17.86
µh = 0.022
1英寸长,10-mil-wide跟踪扩展10毫升以上飞机有一个更小的电感量。方程形式,跟踪在毫微亨利表现为电感:
虽然看起来大量寄生电感小,电流上升影响的电路产生电压尖峰。寄生电感也会影响信号的完整性。作为一个例子,跟踪电感发现非反相输入的高速运放可能会导致低级振动。此外,寄生感应滤波电容器的连接到印刷电路板可以减少电容器在高频率的过滤效果,或允许阻抗不匹配,形成并引起反思。
减少寄生电感在电路设计以减少等效循环覆盖的区域的痕迹。路由敏感痕迹之间的权力和地面飞机阻止EMI信号在一层一层从诱导信号PCB。
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