鐵氧體電感

鐵氧體電感

鐵氧體電感是電感的一種特殊形態。它的基本構成是在鐵氧體磁柱中穿入一根導線,早期也將它稱為鐵氧體磁珠。我們把鐵氧體電感稱為電感,就是說它具有類似電感的一般特性,同時也具有它自己的特殊特性。鐵氧體電感的特殊特性取決於鐵氧體磁芯的材料構成。鐵氧體是一種磁性磁,它是由不同特性的磁性粉末組合燒結而成。

特性,分類,工作機理,選擇標準,套用,

特性

鐵氧體材料是鐵鎂合金或鐵鎳合金,這種材料具有很高的導磁率,他可以是電感的線圈繞組之間在高頻高阻的情況下產生的電容最小。鐵氧體材料通常在高頻情況下套用,因為在低頻時他們主要程電感特性,使得線上的損耗很小。在高頻情況下,他們主要呈電抗特性比並且隨頻率改變。實際套用中,鐵氧體材料是作為射頻電路的高頻衰減器使用的。實際上,鐵氧體較好的等效於電阻以及電感的並聯,低頻下電阻被電感短路,高頻下電感阻抗變得相當高,以至於電流全部通過電阻。鐵氧體是一個消耗裝置,高頻能量在上面轉化為熱能,這是由他的電阻特性決定的。

分類

根據磁性粉末的不同組合主要構成兩大類鐵氧體物質,錳鋅鐵氧體和鎳鋅鐵氧體。在這兩大類的下面又根據參雜的物質不同可以構成不同特性的鐵氧體磁芯,也就是說鐵氧體磁芯有很多不同的牌號。各種不同的鐵氧體磁芯牌號都有其自己的特殊用途。

工作機理

鐵氧體電感的工作機理與普通電感的工作機理有很大的區別。普通電感有幾大特性:一是電感中的電流要滯後電壓,二是電感對不同的交流信號會產生不同的感抗,三是電感的儲能作用。這些特性在鐵氧體電感中有的不再存在,有些雖然存在但工作機理卻不同。普通電感對交流信號的抑制作用是利用電感對交流信號產生的感抗。鐵氧體電感卻不同,在組成鐵氧體電感的材料中錳鋅鐵氧體在頻率較低時有較高的初始磁導率大約可以做到幾百到2000以上,但在頻率較高時它的磁損較大。而鎳鋅鐵氧體雖然初始磁導率較低,但它高頻時磁損較小,可以工作在較高的頻率上。人們利用錳鋅鐵氧體在頻率較高時磁損較大的特性,把它做成圓柱形並在其中心穿入一根導線,這樣就做成了鐵氧體電感。當交流信號通過用這種鐵氧體電感時,頻率較低時信號可以很輕鬆的通過。但頻率較高時由於鐵氧體的磁損較大,高頻信號在通過鐵氧體電感時被鐵氧體的磁損消耗掉,或者說被鐵氧體吸收掉,這就是鐵氧體電感抑制高頻信號的工作機理。順便說一聲,美國的隱形飛機實際上就是利用鐵氧體對微波的吸收作用來實現的。在飛機的表面覆蓋一層鐵氧體吸收材料,當雷達波到達飛機表面時,被吸收材料吸收不產生反射,雷達收不到回波自然也就不會發現飛機了。這就是隱形飛機的原理。當然實際情況遠不會這樣簡單

選擇標準

鐵氧體電感的參數也和普通線繞電感有所不同。普通線繞電感是以電感量的大小來評估電感對交流信號的抑制作用。而鐵氧體電感是以高頻信號通過鐵氧體電感後被吸收多少來評定的。或者說某一指定的頻率信號在通過鐵氧體電感後,對該信號的抑制作用相當於在迴路中串接了多大的等效電阻。因此對鐵氧體電感性能的評估不是電感量,而是在某一頻率下所呈現的阻值,它的單位是歐姆。不同牌號的鐵氧體電感在同一頻率下有不同的阻值,同一牌號的鐵氧體在不同的頻率下也存在不同的阻值。這些在廠家的技術手冊中都可以查到。在實際套用中我們也是根據電路中的工作頻率範圍,和我們對所要抑制的頻率信號大小來選擇鐵氧體電感。

套用

鐵氧體電感主要用於射頻及微波電路中的供電系統的退藕、高速數字電路供電系統的退藕、以及防止通過電源形成級間的不良耦合。這點在小信號多級放大電路中尤其明顯。在小信號多級放大電路中當後級電路的信號達到一定的強度,且級間的相移足以使前級與後級的相位差達到正反饋,此時如果饋電系統不能有效的抑制信號通過供電系統的串擾,則電路極易產生自激,使電路無法正常工作。如果使用普通線繞電感串接在電源迴路中再配以退耦電容進行電源退藕的話,容易產生的問題是線繞電感本身就有自諧振頻率,如果使用不當,就會產生新的干擾源,而且這種干擾源有時是潛性的,只有在特定條件下才會出現。這樣對於解決這類干擾就會顯得十分困難。若採用小阻值電阻作為退藕用的話,最主要的問題是電阻在全頻帶範圍內呈現為一個恆定的值。10歐姆左右的電阻對抑制不良耦合不會有太明顯的效果。阻值大了抑制效果好,但電阻上的電壓降也大,功耗也要增大,這對電池供電的攜帶型設備極為不利。即使是交流供電大型設備也會存在產生新的熱源和解決散熱問題。
鐵氧體電感在解決這類問題時無疑是最佳選擇。首先,鐵氧體電感的直流電阻僅僅是一段導線的阻值,它所呈現的交流阻抗特性卻是直流電阻的幾十倍到幾百倍。雖然鐵氧體電感隨頻率變化的阻抗特性也有它的極限點,但是它不會有自諧振頻率。因此在退耦電路中使用是十分有效的。
鐵氧體電感的另一個套用是對高速信號傳輸中的尖峰和振鈴的抑制。這種套用常見於計算機中的顯示器連線線、鍵盤和滑鼠連線線中。在現在的計算機的顯示器、鍵盤、滑鼠的連線線上的末端會有一個比連線線粗的圓柱體,這個圓柱體就是鐵氧體磁柱。在這種用途中使用的鐵氧體可以有各種不同的形狀,例如在扁平電纜上使用的抑制振鈴的鐵氧體是一種扁平裝的,只需將扁平電纜從扁平裝的鐵氧體磁芯中間穿過即可。需要說明的是,對於抑制不同傳輸速率所產生的振鈴需要用不同牌號的鐵氧體磁芯。具體使用什麼牌號的鐵氧體磁芯,可根據所傳輸的信號速率和鐵氧體磁芯所體現的等效電阻來決定。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們