滤波扼流圈设计方法

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滤波扼流圈设计方法

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滤波扼流圈设计方法
- A) z4 G- m' Q) C9 S$ d* ~; c0 V在电子设备中，将交流电经整流后得到脉动直流电，为了获得平滑的直流电流，必须采用电容滤波或电感滤波，以减少整流后的纹波电压，虽然许多小功率的整流电路，只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器，即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路，单靠电容器滤波是不够的，因为加大电容器的容量，它的体积也要增大，另外，当负载电流变化时，直流电压的波动也会增大，输出特性变差。如果在整流后采用一个滤波扼流圈，与电容器配合接成π形滤波电路，或者接成倒L形滤波电路，那么，滤波效果要好得多了，见图1所示。

! }9 W2 `8 t. u( E

如何确定滤波扼流圈的电感量 L？在图1中，先计算负载电阻 的阻值:

(Ω)
( }3 e* d, q3 D% G
% `' _8 n% l3 B那么，滤波扼流圈的电感量L可以根据负载电阻 的大小，按下式计算电感量L:
, {1 u. @" d2 V1 Y7 T! D
(亨)
* z* ^$ S6 b9 K
' O5 W# ^# u9 [# L) h. u4 ~当电源频率f=50Hz时，则
- Z$ R: d; a/ V, V+ K- g5 y
5 \" {. M' s: W* C8 c) w (亨)

例如: 经整流、滤波后的负载电压为24V，直流电流I为5A。此时负载电阻 =4.8Ω。那么要求滤波扼流圈的电感量L:
0 k# ]6 b: s7 X" f+ I

0 _; E* E* C2 P" X
# q# k3 I/ n8 C& [. R即电感量为5毫亨，直流电流为5A。
# J7 o4 b( Y  b& U
" x/ y7 m3 j+ K# i7 g由于在滤波扼流圈中通过的是脉动直流电流，其中主要的是直流成分，也有少量的交流成分，即在交直流同时磁化下工作的。因此在铁芯中产生很强的直流磁通，甚至使铁芯中的磁通达到饱和状态。制造这样的扼流圈，在铁芯的磁路中都留有一定的空气隙lg以防止直流磁通的饱和。滤波扼流圈的铁芯体积V、线圈匝数N和空气隙lg，是由三个有相互关系的电气参数，即:电感量L、直流磁化电流I和线圈两端的交流的电压U~而决定的。
1 B# Y! w0 V: G. s
0 y2 j0 x# G8 F& q2 {' I2 y滤波扼流圈的匝数、和通过的直流电流，因而在铁芯中产生直流磁通，同时在直流电流中还含有纹波电压，因此在铁芯中也含有一部分交变的磁通，它叠加在直流磁通上，见图2所示。



. j1 {0 C9 G! t7 F  r8 z滤波扼流圈的磁路是由铁芯的磁路长度 和空气隙lg两部分组成。虽然磁路长度 极大于空气隙lg，但这两部分是不能直接相加的。因为这两部分的导磁率μ是不同的，在空气隙中的导磁率是1，而在铁芯中的导磁率视铁芯的饱和程度而定。磁路中有空气隙的，其有效导磁率μe一般在100~ 1000。
. H* }& C0 p& f# Y4 r7 ^
, A/ R6 w) g% ]: ]: ~在铁芯中的导磁率与空气隙中的导磁率两者比值极大，而空气隙对磁通的阻力很大。所以某个滤波扼流圈，当通过的直流磁化电流变动时，而电感量的变化很小，那么这种扼流圈称为线性扼流圈。

' d( z4 g: ~: H$ k/ I( ~# x' {& u假如磁路中的空气隙lg很小,当直流磁化电流变动时，使电感量也引起变动，如通过的直流电流变小时，电感量L增大，当通过直流电流增大时，电感量L减小，（如音频乙类功率放大电路）。这种扼流圈则称为非线性扼流圈，又叫做摇摆扼流圈。

( z; H2 V& r% i& q% x8 A* h9 n: t3 o# H滤波扼流圈铁芯体积V的大小，与  的乘积成正比例，所以设计时，先要按表一选定某一型号的铁芯，并求出 的比值，再从图3的曲线上求得 的对应值，此时即可计算绕组匝数N:

(匝)
" [8 U( E) D8 v; T% K( ]+ I/ U' q
导线直径d也根据表一提供的电流密度J进行计算:

& [/ H" X/ Y% \- b% d: p( f& v (mm)
0 S$ l  I3 }1 k# C. b
6 o% V( A5 ~5 J( [+ [现举例设计一个10mH、5Ad.c.的滤波扼流圈，用于50Hz整流电路上，电压降不大于1.5V。
5 Y+ u! k1 G! ]3 x1 E" z  N
! K- f( j- k; |- x! ^计算步序:

1.计算   =0.01x =0.25

在图3的中部区间内。
3 S; l/ U: J2 s  X1 O
" _2 o% b4 c' M0 J2.按表1选择铁芯，并计算 选择EI26×28，铁芯体积V=108 代入下式:

( `, N5 j' L+ M6 K7 m
- u9 m& U1 H8 x
然后在图3的纵座标上，找到23× ，并找到对应的H值为40。
6 Z% m* Z2 z5 V6 }7 D
: t( _- y2 y) `- z/ D
5 D8 Q! P2 E; O% j" }
3.计算线圈匝数

2 U# l. y- \- M4 I" B# S, c# K/ J$ u2 L因为H= =40

所以N= =125圈
8 K; c% [, Z4 ^8 @1 C' R
: \4 r8 @' w9 }# b4 `4 Q- o, y" ?! A4.计算导线直径d

3 K1 f; o/ _; M# O9 a! W =1.35 mm
) W( R6 Q! `1 {9 _3 ~/ a' g7 T
% B: e# m. s  _& h  n. d按线规表选择 QE-1.32 漆包线。
8 L2 F, H2 z" _5 B8 `2 z! u
/ X/ R- F% f4 m, L5.表一中所列的铁芯系列，是变压器厂常用的规格，一般都配有塑料骨架，本例中QE-1.32漆包线绕125圈，正好能绕在EI-26×28的骨架上，线圈厚度为10mm。

6.平均匝长lo

# h- `' u- l" y) J* F$ Z: A: klo=2×(29+31)+10π=151 mm
6 r, Y7 N( ?3 m, C8 J: d; e
1 X' B. ^! S  V5 ]" U2 O$ e7.导线总长L

L=Nlo=125×0.151=18.9m
5 Y( L3 J: }5 ]! L  C5 h% x& E
8.直流电阻R20℃

9 `' K) c( G, Z9 G/ n# `
0 C0 y/ u; z3 s
9.电压降Ur

Ur=I =5×0.242=1.21V
4 K/ i; j9 d7 @6 r; c+ i
此电压降Ur接近并小于预定值1.5V，比较合适。如果计算Ur值大于预定值。则应重选大一号的铁芯。减少圈数，增大导线直径。如果客户对Ur未提出要求。也应以表一提供的电流密度J计算导线直径，若设计时J取得偏高，则导线偏细，线包温升就会偏高。

10.空气隙lg

' `8 F6 B& j$ z! F; Y/ x6 [) ^在图3的曲线上，本例计算正好在两个点0.004~0.005之间，可取0.0045 =lg，由于EI型铁芯磁路中要遇到两个空气隙，所以计算空气隙时应除以2lg= =0.35mm

, w/ V" s" `" f5 g即在装配铁芯时，在EI型铁芯之间垫以0.35mm厚的绝缘纸板，由于铁芯材质不同，导磁率也有高低，在测试时，可调整空气隙的大小，以达到需要的电感量。


; a3 z# I) s& W% M+ O6 `" [
- c, `/ r+ B0 f# p  |6 w3 M: D现将EI16×24铁芯滤波扼流圈参数列于表二、EI26×28铁芯滤波扼流圈参数列于表三中，供设计时参考。

sikixu

受教了，顶一个

binwenn28

不错很详细

hlmm

没看到你文中所谓的图和表