电感的频率特性以及等效电路讲解-KIA MOS管
什么是电感的频率特性
首先,电感(线圈)具有以下基本特性,被称为“电感的感性电抗”
(1) 直流基本上直接流过
(2) 对于交流,起到类似电阻的作用
(3) 频率越高越难通过
下面是表示电感的频率和阻抗特性的示意图。
在理想电感器中,阻抗随着频率的提高而呈线性增加,但在实际的电感器中,如等效电路所示,并联存在寄生电容EPC,因而会产生自谐振现象。
所以,到达谐振频率之前呈现电感本来的感性特性(阻抗随着频率升高而增加),到达谐振频率之后寄生电容的影响占主导地位,呈现出容性特性(阻抗随着频率升高而减小)。也就是说,在比谐振频率高的频率范围,不能发挥作为电感的作用。
电感的谐振频率可通过上述公式求得。除了主体是电容量还是电感量的区别外,该公式与电容的谐振频率公式基本相同。从公式中可以看出,电感值L变小时谐振频率会升高。
电感的寄生分量中,除了寄生电容EPC之外,还有电感绕组的电阻分量ESR(等效串联电阻)、与电容并联存在的EPR(等效并联电阻)。电阻分量会限制谐振点的阻抗。
关键要点:
电感在谐振频率之前呈现感性特性(阻抗随频率升高而增加)。
电感在谐振频率之后呈现容性特性(阻抗随频率升高而减小)。
在比谐振频率高的频段,电感不发挥作为电感的作用。
电感值L变小时,电感的谐振频率会升高。
电感的谐振点阻抗受寄生电阻分量的限制。
频率特性
寄生电容对频率特性的影响较大。理想电感的阻抗随着频率的升高成正比增加,这正是电感对高频干扰信号衰减较大的根本原因。实际的电感器等效电路是一个LC并联网络。
当角频率为1/√LC时,会发生并联谐振,这时电感的阻抗最大,超过谐振点后,电感器的阻抗特性呈现电容阻抗特性 — 随频率增加而降低。电感的电感量越大,往往寄生电容也越大,电感的谐振频率越低。
电感等效电路
电感元件除电感L外,也总是有损耗电阻RL和分布电容CL。一般情况下RL和CL的影响很小。电感元件接于直流并达到稳态时,可视为电阻;
若接于低频交流电路则可视为理想电感L和损耗电阻RL的串联;在高频时其等效电路如图所示Re和Le分别为电感元件的等效电阻和等效电感。
从上式知当CL甚小时或RL、CL和ω都不大时,Le才会等于L或接近等于L。
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