什么是電感的頻率特性
首先,電感(線圈)具有以下基本特性,被稱為“電感的感性電抗”
(1) 直流基本上直接流過
(2) 對于交流,起到類似電阻的作用
(3) 頻率越高越難通過
下面是表示電感的頻率和阻抗特性的示意圖。
在理想電感器中,阻抗隨著頻率的提高而呈線性增加,但在實際的電感器中,如等效電路所示,并聯存在寄生電容EPC,因而會產生自諧振現象。
所以,到達諧振頻率之前呈現電感本來的感性特性(阻抗隨著頻率升高而增加),到達諧振頻率之后寄生電容的影響占主導地位,呈現出容性特性(阻抗隨著頻率升高而減小)。也就是說,在比諧振頻率高的頻率范圍,不能發揮作為電感的作用。
電感的諧振頻率可通過上述公式求得。除了主體是電容量還是電感量的區別外,該公式與電容的諧振頻率公式基本相同。從公式中可以看出,電感值L變小時諧振頻率會升高。
電感的寄生分量中,除了寄生電容EPC之外,還有電感繞組的電阻分量ESR(等效串聯電阻)、與電容并聯存在的EPR(等效并聯電阻)。電阻分量會限制諧振點的阻抗。
關鍵要點:
電感在諧振頻率之前呈現感性特性(阻抗隨頻率升高而增加)。
電感在諧振頻率之后呈現容性特性(阻抗隨頻率升高而減小)。
在比諧振頻率高的頻段,電感不發揮作為電感的作用。
電感值L變小時,電感的諧振頻率會升高。
電感的諧振點阻抗受寄生電阻分量的限制。
頻率特性
寄生電容對頻率特性的影響較大。理想電感的阻抗隨著頻率的升高成正比增加,這正是電感對高頻干擾信號衰減較大的根本原因。實際的電感器等效電路是一個LC并聯網絡。
當角頻率為1/√LC時,會發生并聯諧振,這時電感的阻抗最大,超過諧振點后,電感器的阻抗特性呈現電容阻抗特性 — 隨頻率增加而降低。電感的電感量越大,往往寄生電容也越大,電感的諧振頻率越低。
電感等效電路
電感元件除電感L外,也總是有損耗電阻RL和分布電容CL。一般情況下RL和CL的影響很小。電感元件接于直流并達到穩態時,可視為電阻;
若接于低頻交流電路則可視為理想電感L和損耗電阻RL的串聯;在高頻時其等效電路如圖所示Re和Le分別為電感元件的等效電阻和等效電感。
從上式知當CL甚小時或RL、CL和ω都不大時,Le才會等于L或接近等于L。
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