電感Q值

Q值過(guò)大，引起電感燒毀，電容擊穿，電路振蕩。

Q很大時(shí)，將有VL=VC>>V的現(xiàn)象出現(xiàn)。這種現(xiàn)象在電力系統(tǒng)中，往往導(dǎo)致電感器的絕緣和電容器中的電介質(zhì)被擊穿，造成損失。所以在電力系統(tǒng)中應(yīng)該避免出現(xiàn)諧振現(xiàn)象。而在一些無(wú)線電設(shè)備中，卻常利用諧振的特性,提高微弱信號(hào)的幅值。

電感器品質(zhì)因數(shù)的高低與線圈導(dǎo)線的直流電阻、線圈骨架的介質(zhì)損耗及鐵心、屏蔽罩等引起的損耗等有關(guān)。

也有人把電感的Q值特意降低的，目的是避免高頻諧振/增益過(guò)大。降低Q值的辦法可以是增加繞組的電阻或使用功耗比較大的磁芯.

Q值一般統(tǒng)稱品質(zhì)因數(shù)，它是衡量一個(gè)元件或諧振回路性能的一個(gè)無(wú)量綱單位。簡(jiǎn)單地說(shuō)是理想元件與元件中存在的損耗的比值。這個(gè)元件可以是電感、電容、介質(zhì)諧振器、聲表面波諧振器、晶體諧振器或LC諧振器。Q值的大小取決于實(shí)際應(yīng)用，并不是越大越好。例如，如果設(shè)計(jì)一個(gè)寬帶濾波器，過(guò)高的Q值如果不采取其他措施，將使帶內(nèi)平坦度變壞。在電源退耦電路中采用LC退耦應(yīng)用時(shí)高Q值的電感和電容極容易產(chǎn)生自諧振狀態(tài)，這樣反倒不利于消除電源中的干擾噪聲。反過(guò)來(lái)，對(duì)于振蕩器我們希望有較高的Q值，Q值越高對(duì)振蕩器的頻率穩(wěn)定度和相位噪聲越有利。對(duì)不同的應(yīng)用對(duì)Q值有不同的要求。

電感Q值元件工藝

元件的品質(zhì)因數(shù)，即Q值的大小取決于元件的制作工藝、制作材料以及應(yīng)用環(huán)境。例如，同樣一個(gè)電感，如果其他參數(shù)不變，僅改變繞制電感導(dǎo)線的粗細(xì)，則導(dǎo)線粗的電感Q值要比導(dǎo)線細(xì)的電感Q值高。如果再在導(dǎo)線上鍍銀，則鍍銀導(dǎo)線所繞制的電感要比不鍍銀導(dǎo)線繞制的電感Q值高。至于介質(zhì)諧振器其Q值更是取決于構(gòu)成介質(zhì)諧振器材料和制作工藝。

電感Q值工作頻率

Q值的大小還與工作頻率有關(guān)。一般的電感隨著頻率的變高其Q值也會(huì)增高。但它有一個(gè)極限，當(dāng)超過(guò)這個(gè)極限頻率點(diǎn)后電感的Q值要陡然下降，這個(gè)電感就失去了電感的作用。在這點(diǎn)上介質(zhì)諧振器、聲表面波諧振器和晶體諧振器更為明顯。當(dāng)工作頻率偏離他們的諧振頻率后，其Q值將急劇下降，同時(shí)他們也將不能工作。

電感Q值諧振頻率

品質(zhì)因數(shù)描述了回路的儲(chǔ)能與它一周耗能之比。

因?yàn)橥l帶與品質(zhì)因數(shù)之積為回路的諧振頻率。所以，在保證諧振點(diǎn)的情況下品質(zhì)因數(shù)與通頻帶的寬窄是一對(duì)矛盾。所以不能說(shuō)品質(zhì)因數(shù)越高越好，還要看對(duì)頻帶的要求的

Q值越大，諧振的通頻帶就越窄，也就是包含的頻率范圍更窄，如果需要寬一點(diǎn)的通頻帶，Q值越小越好。

在選頻電路（選用某一頻率）、阻波電路（阻止某一頻率）、吸收電路（衰減某一頻率）、陷波電路（去掉某一頻率）中都是利用或者去掉某一個(gè)頻率f，此時(shí)Q值越大越好，這是利用諧振電路在諧振時(shí)的頻率f，當(dāng)LC并聯(lián)諧振電路發(fā)生諧振時(shí)，電路阻抗最大，相當(dāng)于斷路，使頻率為f的頻率信號(hào)不能通過(guò)，達(dá)到阻止此信號(hào)的目的。當(dāng)LC串聯(lián)諧振電路發(fā)生諧振時(shí)，阻抗最小，相當(dāng)與短路，此時(shí)頻率為f的頻率很容易通過(guò)，而其它的信號(hào)頻率被阻止，就能達(dá)到選頻的目的。

品質(zhì)因數(shù)又可寫(xiě)成Q=2pi*電路中存儲(chǔ)的能量/電路一個(gè)周期內(nèi)消耗的能量

通頻帶BW與諧振頻率w0和品質(zhì)因數(shù)Q的關(guān)系為：BW=wo/Q,表明，Q大則通頻帶窄，Q小則通頻帶寬。

Q=WL/R=1/gwl

其中:

Q是品質(zhì)因素

ω是電路諧振時(shí)的電源頻率

L是電感

R是串的電阻

g是電導(dǎo)

Q值是品質(zhì)因素，它是有功功率與總功功率之比

等效電感值ESL (Equivalent Series Inductance )就是等效電感參數(shù)。和ESR(等效電阻)是電容的兩個(gè)參數(shù)。一只電容器會(huì)因其構(gòu)造而產(chǎn)生各種阻抗、感抗，比較重要的就是ESR等效串聯(lián)電阻及ESL等效串聯(lián)電感—這就是容抗的基礎(chǔ)。早期的卷制電容經(jīng)常有很高的ESL，而且容量越大的電容，ESL一般也越大。ESL經(jīng)常會(huì)成為ESR的一部分，并且ESL也會(huì)引發(fā)一些電路故障，比如串聯(lián)諧振等。但是相對(duì)容量來(lái)說(shuō)，ESL的比例太小，出現(xiàn)問(wèn)題的幾率很小，再加上電容制作工藝的進(jìn)步，已經(jīng)逐漸忽略ESL，而把ESR作為除容量之外的主要參考因素了。

電感作為電路中最基本的元器件之一,不僅可以和電容構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò),也應(yīng)用在無(wú)線電收發(fā)機(jī)的各個(gè)射頻模塊(濾波器,低噪聲放大器,功率放大器,混頻器,壓控振蕩器等)中,具有實(shí)現(xiàn)阻抗變換,反饋,調(diào)諧,濾波等功能。正是因?yàn)殡姼械淖饔梅浅４?應(yīng)用十分廣泛,所以對(duì)電感的研究必不可少 。

而隨著集成電路越來(lái)越趨于微型化,電感的參數(shù)特征使其在集成時(shí)的尺寸與品質(zhì)因數(shù)無(wú)法滿足使用要求,因而人們研究有源電感來(lái)解決無(wú)源電感尺寸與品質(zhì)因素方面的矛盾。所謂有源電感,就是利用有源器件,電阻和電容組成的有源網(wǎng)絡(luò)來(lái)模擬電感。有源網(wǎng)絡(luò)按工作原理的不同可以分為兩大類,反饋放大器類型和阻抗變換器類型。而對(duì)于有源電感的研究大部分都是基于阻抗變換器類型。

設(shè)計(jì)有源電感電路的關(guān)鍵是回轉(zhuǎn)器 。理想回轉(zhuǎn)器是一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò),具有倒逆特性。倒逆特性是可以把一個(gè)電容回轉(zhuǎn)成一個(gè)電感或者把一個(gè)電感回轉(zhuǎn)成電容的特性。當(dāng)輸入為一正弦電壓,負(fù)載阻抗是一個(gè)電容元件時(shí),回轉(zhuǎn)器將電容回轉(zhuǎn)成電感,稱為等效電感。

對(duì)2種典型電感電路進(jìn)行理論計(jì)算,得到電路的等效電感,通過(guò)電路的等效電感及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的參考曲線得到的最小點(diǎn)燃電流值,與通過(guò)試驗(yàn)得到的最小點(diǎn)燃電流進(jìn)行對(duì)比,得出用計(jì)算電路等效電感的方法來(lái)對(duì)電路進(jìn)行本安評(píng)定具有可操作性,從而對(duì)電路的本質(zhì)安全性能進(jìn)行無(wú)試驗(yàn)評(píng)價(jià)。2100433B