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电感、二极管、电容在电路中的作用

点滴 admin 5年前 (2014-10-22) 298次浏览 已收录 扫描二维码

        电感(inductance)是电子电路或装置的属性之一,

指的是:当电流改变时,因电磁感应而产生抵抗电流改变的电动势(EMF,electromotive force)。

电路中的任何电流,会产生磁场,磁场的磁通量又作用于电路上。

        依据楞次定律,此磁通会借由感应出的电压(反电动势)而倾向于抵抗电流的改变。

磁通改变量对电流改变量的比值称为自感,自感通常也就直接称作是这个电路的电感

具有电感性的装置称为电感器(inductor,中文里一般也简称电感),电感器通常是一线圈,可以聚集磁场。(自感是互感的特例)

        电感在电路中的作用
基本作用:滤波、振荡、延迟、陷波

        形象说法:“通直流,阻交流

        通直流:所谓通直流就是指在直流电路中,电感的作用就相当于一根导线,不起任何作用。

阻交流:在交流电路中,电感会有阻抗,即XL,整个电路的电流会变小,对交流有一定的阻碍作用。
细化解说:在电子线路中,电感线圈对交流有限流作用,它与电阻器或电容器能组成高通或低通滤波器、移相电路及谐振电路等;
电感的作用是阻碍电流的变化,但是这种作用与电阻阻碍电流流通作用是有区别的。
电阻阻碍电流流通作用是以消耗电能为其标志,而电感阻碍电流的变化则纯粹是不让电流变化,当电流增加时电感阻碍电流的增加,当电流减小时电感阻碍电流的减小。电感阻碍电流变化过程并不消耗电能,阻碍电流增加时它将电的能量以磁场的形式暂时储存起来,等到电流减小时它也将磁场的能量释放出来,以结果来说,就是阻碍电流的变化。

        电感、二极管、电容在电路中的作用

        在电子线路中,电感线圈对交流有限流作用,它与电阻器或电容器能组成高通或低通滤波器、移相电路及谐振电路等;变压器可以进行交流耦合、变压、变流和阻抗变换等。 
由感抗XL=2πfL 知,电感L越大,频率f越高,感抗就越大。该电感器两端电压的大小与电感L成正比,还与电流变化速度△i/△t成正比,这关系也可用下式表示: ,即U=LdI/dt只要电感L足够大,即使整流输出电压低到为0,电感中仍有正向电流,并使负载上保持一定的正向电压。
       电感线圈也是一个储能元件,它以磁的形式储存电能,储存的电能大小可用下式表示:WL=1/2 Li2 。可见,线圈电感量越大,流过越大,储存的电能也就越多。
       检查电感好坏方法:用电感测量仪测量其电感量;用万用表测量其通断,理想的电感电阻很小,近乎为零。 

TVS管

瞬态抑制二极管(Transient Voltage Suppressor)的简称。它的特点是:响应速度特别快(为ps级);耐浪涌冲击能力较放电管和压敏电阻差,其10/1000μs波脉冲功率从400W~30KW,脉冲峰值电流从0.52A~544A;击穿电压有从6.8V~550V的系列值,便于各种不同电压的电路使用。

特性

TVS管有单向与双向之分,单向TVS管的特性与稳压二极管相似,双向TVS管的特性相当于两个稳压二极管反向串联,其主要特性参数有:
①反向断态电压(截止电压)VRWM与反向漏电流IR:反向断态电压(截止电压)VRWM表示TVS管不导通的最高电压,在这个电压下只有很小的反向漏电流IR。
②击穿电压VBR:TVS管通过规定的测试电流IT时的电压,这是表示TVS管导通的标志电压。
③脉冲峰值电流IPP:TVS管允许通过的10/1000μs波的最大峰值电流(8/20μs波的峰值电流约为其5倍左右),超过这个电流值就可能造成永久性损坏。在同一个系列中,击穿电压越高的管子允许通过的峰值电流越小。
④最大箝位电压VC:TVS管流过脉冲峰值电流IPP时两端所呈现的电压。
脉冲峰值功率Pm:脉冲峰值功率Pm是指10/1000μs波的脉冲峰值电流IPP与最大箝位电压VC的乘积,即Pm=IPP*VC。
⑥稳态功率P0:TVS管也可以作稳压二极管用,这时要使用稳态功率。
⑦极间电容Cj:与压敏电阻一样,TVS管的极间电容Cj也较大,且单向的比双向的小,功率越大的电容也越大。
TVS是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时,它能以10的负12次方秒量级的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电压箝位于一个预定值,有效地保护电子线路中的精密元器件,免受各种浪涌脉冲的损坏。由于它具有响应速度快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点,目前已广泛应用于计算机系统
通讯设备、交/直流电源、汽车、电子镇流器、家用电器、仪器仪表(电度表),RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN、ADSL、
USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、数字照相机的保护、共模/差模保护、RF耦合/IC驱动接收保护、
电机电磁波干扰抑制、声频/视频输入、传感器/变速器、工控回路、继电器、接触器噪音的抑制等各个领域。

       

电压及电流的瞬态干扰是造成电子电路及设备损坏的主要原因,常给人们带来无法估量的损失。这些干扰通常来自于电力设备的起停操作、交流电网的不稳定、雷击干扰及静电放电等,瞬态干扰几乎无处不在、无时不有,使人感到防不胜防。幸好,一种高效能的电路保护器件TVS的出现使瞬态干扰得到了有效抑制,TVS(Transient Voltage Suppressor) 或称瞬态抑制二极管,是在稳压管
艺基础上发展起来的一种新产品,其电路符号和普通稳压二极管相同,外形也与普通二极管无异,当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时,它能以极高的速度(最
高达1/(10^12)秒)使其阻抗骤然降低,同时吸收一个大电流,将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上,从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲
击而损坏。如果是使用的话,TVS有二极管类,和压敏电阻类。我个人认为压敏电阻类更有优势,目前广泛用于手机,LCD模组,及一些比较精密的手持设备。
特别是出口
欧洲的产品一般都要加,来作为静电防护的主要手段之一。
TVS和齐纳稳压管都能用作稳压,但是齐纳击穿电流更小,大于10V的稳压只有1mA,相对来说要比齐纳二极管击穿电流要大不少,但是齐纳二极管稳压精度可以做的比较高。
在电路中一般工作于反向截止状态,此时它不影响电路的任何功能。TVS在规定的反向应用条件下,当电路中由于雷电、各种电器干扰出现大幅度的瞬态干扰电压或脉冲电流时,
它在极短的时间内(最高可达到1×10-12秒)迅速转入反向导通状态,并将电路的电压箝位在所要求的安全数值上,从而有效的保护电子线路中精密元器件免
受损坏。干扰脉冲过去后,TVS又转入反向截止状态。由于在反向导通时,其箝位电压低于电路中其它器件的最高耐压,因此起到了对其它元器件的保护作用。
TVS能承受的瞬时脉冲功率可达上千瓦,其箝位时间<1ns[1]。TVS根据极性可分为单向和双向TVS。单向TVS一般适用于
直流电路,双向TVS一般适用于交流电路中。由于TVS起保护作用时动作迅速、寿命长、使用方便,因此在瞬变电压防护领域有着非常广泛的应用。
各参数说明如下:
1、击穿电压V(BR)
2、最大反向脉冲峰值电流Ippm
3、最大反向工作电压VRWM
4、最大钳位电压VC(max)
5、反向脉冲峰值功率Pppm
6、 电容CPP

7、 漏电流IR

电容

有3点常用特性:

1、隔直流,通交流。 因此电容常用作耦合,即阻挡信号中直流部分对信号的干扰。(放大后的信号通常是带有直流分量的,这里需要阻挡直流分量。)

2、阻抗特性,电容能够通过交流信号,但是由于交流信号的频率越大,电容等效电阻越小,因此常作为滤波和选频作用,(电感特性与其相反,交流信号频率越小,电感等效电阻越小,因此将一个电容和一个电感组合的LC电路,就能够让合适频率的信号通过,不合适频率的信号阻挡;如果将一个电容接地,那么可以使高于要求频率的信号直接到地,消除其对信号的影响。)

3、电容的充放电特性,如果一个电容两端有电压,电容将充电到饱和,如果电容两端电压突然消失,电容将会放电到没电。因此利用这个特性,常常会在电路中组成一些延时电路。

以上是电容的常用用途,其他不常用的就不一一列举了,你可能会看不懂,是因为你没有电路基础。如果你感兴趣建议你去学习 电路分析和电子电路基础 课程。低频部分主要将放大信号的电路,高频部分讲高频率信号的电路,上面会详细讲解电路中每一个器件的作用。。


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关于作者:
少将,关注Web全栈开发、项目管理,持续不断的学习、努力成为一个更棒的开发,做最好的自己,让世界因你不同。