濾波扼流圈設(shè)計(jì)方法
在電子設(shè)備中，將交流電經(jīng)整流后得到脈動(dòng)直流電，為了獲得平滑的直流電流，必須采用電容濾波或電感濾波，以減少整流后的紋波電壓，雖然許多小功率的整流電路，只需在整流后并聯(lián)上一只大容量的電解電容器，即可滿足要求。但對(duì)直流負(fù)載功率達(dá)幾百瓦的整流電路，單靠電容器濾波是不夠的，因?yàn)榧哟?a href='http://m.greenbey.cn/tags/電容/' target='_blank' class='arckwlink_none'>電容器的容量，它的體積也要增大，另外，當(dāng)負(fù)載電流變化時(shí)，直流電壓的波動(dòng)也會(huì)增大，輸出特性變差。如果在整流后采用一個(gè)濾波扼流圈，與電容器配合接成π形濾波電路，或者接成倒L形濾波電路，那么，濾波效果要好得多了，見(jiàn)圖1所示。 如何確定濾波扼流圈的電感量 L？在圖1中，先計(jì)算負(fù)載電阻 的阻值: (Ω)那么，濾波扼流圈的電感量L可以根據(jù)負(fù)載電阻 的大小，按下式計(jì)算電感量L: (亨)當(dāng)電源頻率f=50Hz時(shí)，則 (亨)例如: 經(jīng)整流、濾波后的負(fù)載電壓為24V，直流電流I為5A。此時(shí)負(fù)載電阻 =4.8Ω。那么要求濾波扼流圈的電感量L: 即電感量為5毫亨，直流電流為5A。由于在濾波扼流圈中通過(guò)的是脈動(dòng)直流電流，其中主要的是直流成分，也有少量的交流成分，即在交直流同時(shí)磁化下工作的。因此在鐵芯中產(chǎn)生很強(qiáng)的直流磁通，甚至使鐵芯中的磁通達(dá)到飽和狀態(tài)。制造這樣的扼流圈，在鐵芯的磁路中都留有一定的空氣隙lg以防止直流磁通的飽和。濾波扼流圈的鐵芯體積V、線圈匝數(shù)N和空氣隙lg，是由三個(gè)有相互關(guān)系的電氣參數(shù)，即:電感量L、直流磁化電流I和線圈兩端的交流的電壓U~而決定的。濾波扼流圈的匝數(shù)、和通過(guò)的直流電流，因而在鐵芯中產(chǎn)生直流磁通，同時(shí)在直流電流中還含有紋波電壓，因此在鐵芯中也含有一部分交變的磁通，它疊加在直流磁通上，見(jiàn)圖2所示。 濾波扼流圈的磁路是由鐵芯的磁路長(zhǎng)度 和空氣隙lg兩部分組成。雖然磁路長(zhǎng)度 極大于空氣隙lg，但這兩部分是不能直接相加的。因?yàn)檫@兩部分的導(dǎo)磁率μ是不同的，在空氣隙中的導(dǎo)磁率是1，而在鐵芯中的導(dǎo)磁率視鐵芯的飽和程度而定。磁路中有空氣隙的，其有效導(dǎo)磁率μe一般在100~ 1000。在鐵芯中的導(dǎo)磁率與空氣隙中的導(dǎo)磁率兩者比值極大，而空氣隙對(duì)磁通的阻力很大。所以某個(gè)濾波扼流圈，當(dāng)通過(guò)的直流磁化電流變動(dòng)時(shí)，而電感量的變化很小，那么這種扼流圈稱為線性扼流圈。假如磁路中的空氣隙lg很小,當(dāng)直流磁化電流變動(dòng)時(shí)，使電感量也引起變動(dòng)，如通過(guò)的直流電流變小時(shí)，電感量L增大，當(dāng)通過(guò)直流電流增大時(shí)，電感量L減小，（如音頻乙類功率放大電路）。這種扼流圈則稱為非線性扼流圈，又叫做搖擺扼流圈。濾波扼流圈鐵芯體積V的大小，與? 的乘積成正比例，所以設(shè)計(jì)時(shí)，先要按表一選定某一型號(hào)的鐵芯，并求出 的比值，再?gòu)膱D3的曲線上求得 的對(duì)應(yīng)值，此時(shí)即可計(jì)算繞組匝數(shù)N: (匝)導(dǎo)線直徑d也根據(jù)表一提供的電流密度J進(jìn)行計(jì)算: (mm)現(xiàn)舉例設(shè)計(jì)一個(gè)10mH、5Ad.c.的濾波扼流圈，用于50Hz整流電路上，電壓降不大于1.5V。計(jì)算步序:1.計(jì)算?? =0.01x =0.25在圖3的中部區(qū)間內(nèi)。2.按表1選擇鐵芯，并計(jì)算 選擇EI26×28，鐵芯體積V=108 代入下式: 然后在圖3的縱座標(biāo)上，找到23× ，并找到對(duì)應(yīng)的H值為40。 3.計(jì)算線圈匝數(shù)因?yàn)镠= =40所以N= =125圈4.計(jì)算導(dǎo)線直徑d =1.35 mm按線規(guī)表選擇 QE-1.32 漆包線。5.表一中所列的鐵芯系列，是變壓器廠常用的規(guī)格，一般都配有塑料骨架，本例中QE-1.32漆包線繞125圈，正好能繞在EI-26×28的骨架上，線圈厚度為10mm。6.平均匝長(zhǎng)lolo=2×(29+31)+10π=151 mm7.導(dǎo)線總長(zhǎng)LL=Nlo=125×0.151=18.9m8.直流電阻R20℃ 9.電壓降UrUr=I =5×0.242=1.21V此電壓降Ur接近并小于預(yù)定值1.5V，比較合適。如果計(jì)算Ur值大于預(yù)定值。則應(yīng)重選大一號(hào)的鐵芯。減少圈數(shù)，增大導(dǎo)線直徑。如果客戶對(duì)Ur未提出要求。也應(yīng)以表一提供的電流密度J計(jì)算導(dǎo)線直徑，若設(shè)計(jì)時(shí)J取得偏高，則導(dǎo)線偏細(xì)，線包溫升就會(huì)偏高。10.空氣隙lg在圖3的曲線上，本例計(jì)算正好在兩個(gè)點(diǎn)0.004~0.005之間，可取0.0045 =lg，由于EI型鐵芯磁路中要遇到兩個(gè)空氣隙，所以計(jì)算空氣隙時(shí)應(yīng)除以2lg= =0.35mm即在裝配鐵芯時(shí)，在EI型鐵芯之間墊以0.35mm厚的絕緣紙板，由于鐵芯材質(zhì)不同，導(dǎo)磁率也有高低，在測(cè)試時(shí)，可調(diào)整空氣隙的大小，以達(dá)到需要的電感量。 現(xiàn)將EI16×24鐵芯濾波扼流圈參數(shù)列于表二、EI26×28鐵芯濾波扼流圈參數(shù)列于表三中，供設(shè)計(jì)時(shí)參考。?