電感Q值是什麼?怎麼增加Q值呢?

2022.7.6 技術文章 Articles

電感的Q值是什麼?怎麼增加Q值呢?GOTREND高創科技



被動元件【電感器】在各類電路中的應用是十分常見的,只不過分類也很豐富,按照不同的性質、形式或結構,都能分成多種類型,至於電感線圈Q值怎麼界定?
以下講述的這些定義值得參考,據說,電感Q值越高越好,那麼,要如何讓它提升起來呢 ?


 

首先,我們來認知一下電感Q值,什麼是Q值 ?
 


1、定義

電感Q值也稱電感的品質因數,為衡量電感主要參數。電感器在某一頻率的交流電壓下工作時,所呈現的感抗與其等效損耗電阻之比。電感器的Q值越高,其損耗越小,效率越高。



 

2、Q值的公式

品質因數又可寫成Q=2pi* 電路中存儲的能量 / 電路一個週期內消耗的能量。
通頻帶BW與諧振頻率w0和品質因數Q的關係為:BW=wo/Q , 表明 : Q大則通頻帶窄,Q小則通頻帶寬。


 

Q = W L / R = 1 / gwl  


其中 :
•  Q 是品質因素
•  W 是電路諧振時的電源頻率
•  L 是電感
•  R 是串連電阻
•  G 是電導
•  Q值是品質因素,它是有功功率與總功功率之比



 

3、電感器品質因素Q的界定

電感Q值是考慮到電感件的基本參數,就是指電感在某一頻率的交流電路下運行時,所造成的阻抗角與其等效串聯電路耗損電阻值之比,電感的Q值越高,其耗損越小,效率越高。品質因素Q是體現線圈品質的重要參數,提升線圈的Q值,能夠稱之為繞制線圈要留意的要點之一。
 


那麼,如何提高電感Q值呢,下邊講解具體的方式 :

1、依據輸出功率,採用線圈的輸電線
工作於低頻段的電感器線圈,一般採用絲包線等帶絕緣套管的輸電線繞制。電感器線圈輸出功率高過幾萬Hz,而小於2MHz的線路,採用多芯絕緣的輸電線繞制線圈,那樣,可合理地提升電導體的表面積,進而能夠處理趨膚效應的危害,使Q值可以比同樣截面的一條輸電線繞制的線圈高30%-50%。在頻率高過2MHz的線路中,電感器線圈應使用一條粗的輸電線繞制,輸電線的孔徑一般為0.3mm-1.5mm。採用間繞的電感器線圈,使用電鍍金銅心線繞制,以提升輸電線表層的導電率。
此時電感器線圈不適合採用多芯輸電線繞制,由於多芯絕緣電纜在頻率很高時,線圈絕緣套管化合物將引起的額外耗損,它的效果反比不上一條輸電線好。



2、採用高品質的線圈骨架,降低有機化學物質損耗:
在頻率較高的應用,如短波波段,由於一般的線圈構架,其有機化學物質損耗明顯提升,因而,應取放高頻率化合物原材料,如高頻率陶瓷、聚四氟乙烯相對密度高的、硬度高的高密度聚乙烯等做為構架,並採用間繞法繞制。


3、挑選有效的線圈型號規格 :
能夠減小耗損, 外徑一定的單面線圈(φ20mm-30mm),當繞阻長短L與直徑D的市場佔有率  L / D = 0.7 時,其耗損最少 ; 直徑一定的多層線圈  L / D = 0.2 - 0.5 ,用  t / D = 0.25 - 0.1時,其耗損最少。
繞阻薄厚 t. 繞阻長短 L 和直徑 D 中間保證  3t + 2L = D 的情形下,耗損也最少。採用抗干擾能力磁心的線圈,其 L / D = 0.8 - 1.2 時最好。



4、選有效抗干擾能力的磁芯尺寸 :
用屏蔽罩會提升線圈的耗損,使Q值減少,因而屏蔽罩的型號規格不能過小。如果屏蔽罩過大,會擴大容積,因此要選中有效屏蔽罩的直徑型號規格。當屏蔽罩直徑Ds與線圈直徑D之比確保如下所示即 Ds / D = 1.6 - 2.5 時,Q值減少不超10%。


5、採用磁芯可使線圈匝數明顯減少 , 線圈中採用磁芯,降低了線圈的線圈匝數,不但減少線圈的阻值,有利Q值的提升,並且變小了線圈的容積。


6、線圈直徑適度選大點 :
有利於減少耗損在有可能的條件下,線圈直徑選大一些,容積擴大一些,有利於減少線圈的耗損。一般接收,單面線圈直徑取 12mm-30mm  ;  雙層線圈取 6mm-13mm,但從容積考慮,也不適合高於 20mm~25mm 的範疇。


7、減少繞制線圈的分佈電容 :
盡可能選擇無骨架的方法繞製線圈,或是繞製在有擋牆間隔骨架上,能減少分佈電容15%-20%  ;  按段繞法可減少多層線圈的分佈電容的 1/3~1/2。
針對雙層線圈而言,直徑D越小,繞阻長短L越小或繞阻薄厚t越大,則分佈電容越小。

理應十分重視的是 :歷經含浸和封塗後的線圈,其分佈電容將擴大 20%~30%。整體而言,繞製至始至終把提升Q值&減少耗損,作為考慮的關鍵。



 



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