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如何在電感測(cè)量時(shí)增加直流偏置?看專家怎么說(shuō)

發(fā)布時(shí)間:2014-12-10 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】電感作為一種電子元器件,其主要功能就是將電能轉(zhuǎn)化為磁能。本文就來(lái)初步探索電感設(shè)計(jì)之外的測(cè)量問(wèn)題。一般在設(shè)計(jì)之后都會(huì)發(fā)現(xiàn)電感值比預(yù)計(jì)的小,換了磁芯之后并未出現(xiàn)明顯區(qū)別,在10K和100K的工作頻率下測(cè)試都是如此,那么如何將直流偏置加到電感測(cè)量中?

經(jīng)過(guò)思考,可以嘗試通過(guò)恒流源來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能,但明顯這個(gè)恒流源不能用普通的開關(guān)電源加橫流控制來(lái)做,因?yàn)楹竺嬗须娊?,這個(gè)電解實(shí)際上和電感并聯(lián),測(cè)量不到正確值,那么應(yīng)該怎么做呢,下面就來(lái)進(jìn)行一下討論。

對(duì)電源輸出電壓的穩(wěn)定性要求不高, 允許它變動(dòng)。如果不要電流sense電阻上面的電阻, 連差分放大也不要,直接從PNP的 E 取樣到運(yùn)放, 只能固定電流sense電阻下端電位, 輸入電壓變動(dòng)了,怎么辦? 所以,來(lái)了個(gè)隨動(dòng)的取樣, 你變我也變。

理論上,電流源的內(nèi)阻將并在被測(cè)元件上,造成理論測(cè)量誤差。所以,電流源的動(dòng)態(tài)內(nèi)阻非常重要。要簡(jiǎn)化電路,以提高電流源的內(nèi)阻特性。

當(dāng)溫度發(fā)生改變, PN結(jié)導(dǎo)通電壓發(fā)生改變,輸入供電電壓也發(fā)生變動(dòng),這種結(jié)構(gòu)不適合恒流要求嚴(yán)格的場(chǎng)合。

室內(nèi)溫度變化是比較小的。實(shí)驗(yàn)室測(cè)量也是短時(shí)間就可以完成的事。加之小功率電路的發(fā)熱也非常少。只要先測(cè)好電流,這樣的誤差不用考慮。PN結(jié)的穩(wěn)飄為2~3mV/C。只要電流反饋夠深(如反饋信號(hào)取2V),溫飄誤差就非常小。

就是集電極電壓會(huì)對(duì)基極發(fā)生調(diào)制效應(yīng)。指基區(qū)的有效寬度隨集電結(jié)的反偏電壓的變化而變化的效應(yīng)。當(dāng)集電結(jié)反向電壓增大時(shí),集電結(jié)的空間電荷區(qū)加寬,這就引起基區(qū)有效寬度變窄。因而載流子在基區(qū)復(fù)合的機(jī)會(huì)減小,所以基極電流Ib隨集電極反偏電壓增大而減小,也就是基區(qū)有效電阻增大,因此又叫電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)。

所以基極電流Ib隨集電極反偏電壓增大而減小,也就是基區(qū)有效電阻增大,因此又叫電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)。如此說(shuō)來(lái),可否將基極調(diào)制效應(yīng)簡(jiǎn)單好記憶地理解為: Uce高反壓下,電壓放大倍數(shù)會(huì)減小。 換句話說(shuō): 三極管供電電壓VCC越大,放大倍數(shù)反而會(huì)下降. 核心理由: 高反壓下, 基區(qū)有效電阻增大。

基極調(diào)制效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致高反壓情況下直流放大倍數(shù)下降, 這樣說(shuō)似乎更準(zhǔn)確些. 高反壓下,基區(qū)有效電阻增大,這個(gè)電阻對(duì)應(yīng)的是靜態(tài)電阻. 交流等效電阻和靜態(tài)等效電阻是兩會(huì)事. 比如: 電流源的靜態(tài)電阻很小, 但對(duì)應(yīng)的交流動(dòng)態(tài)電阻可認(rèn)為無(wú)窮大。

作個(gè)極限假設(shè): 集電結(jié)反向電壓為無(wú)窮大, 集電結(jié)的空間電荷區(qū)無(wú)限加寬,,基區(qū)有效寬度被擠壓為0 , 沒(méi)有載流子復(fù)合,也就無(wú)法形成基極電流Ib ( 認(rèn)為基區(qū)有效電阻為無(wú)窮大) , 沒(méi)有Ib 也就沒(méi)有IC , 電壓放大倍數(shù)為0。

下面做一下重點(diǎn)的總結(jié)。

電源輸出功率小于實(shí)際設(shè)計(jì)功率;
示波器測(cè)量發(fā)現(xiàn)電感明顯小于設(shè)計(jì)值;
用電感儀測(cè)量電感兩種磁芯又沒(méi)有明顯的區(qū)別;

這里以一個(gè)笑話為例,方便大家理解。直流電動(dòng)機(jī)有個(gè)很大的起動(dòng)電容,有人就想啊,那東西又大又貴,如果用兩個(gè)小電解電容代替。只要容量一樣,耐壓一樣,不就行了!結(jié)果老是炸電容,他就想,是電解電容的容量不準(zhǔn)確?耐壓不夠?是交直流的原因?用更高的耐壓?用更先進(jìn)的測(cè)電容儀?用更準(zhǔn)確的電容?用交流雙極性電解電容?

其實(shí)什么都不是,就是電容的過(guò)流電流小的原因?;氐诫姼猩蟻?lái)說(shuō),同樣形狀的磁芯,同樣的磁感量(用同一線圈套不同的兩磁芯來(lái)測(cè)電感量值),為什么工作起來(lái)不一樣呢?原因在哪呢?其實(shí)就是一個(gè)原因,就是磁芯的最大磁通值不一樣。想測(cè)磁芯的最大磁通值,其實(shí)也容易,不一定要高級(jí)設(shè)備,有時(shí)可以簡(jiǎn)單到只用220V交流電,燈泡,交流電壓表就行了。

電感的衰減主要和磁性材料的特性有關(guān),如果加電流測(cè)空心線圈,電感量沒(méi)有變化,因?yàn)榭諝獾拇艑?dǎo)率是恒定的。但是對(duì)于磁芯,加電流后形成的磁場(chǎng)將會(huì)改變其特性,磁導(dǎo)率先上升后下降,對(duì)于高u值的帶磁芯電感,這個(gè)衰減速度很快,對(duì)于低u值的帶磁芯電感,這個(gè)衰減不是很明顯。

所以設(shè)計(jì)濾波電感,磁材的選擇很重要,工作在最大電流時(shí),電感值衰減量應(yīng)該保證在10%較好。其實(shí)只要用TL431加PNP再加幾個(gè)電阻就可集合所有的優(yōu)點(diǎn)了。

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