讨论电感Q值的概念、功用、换算、影响因素

2019-03-12 03:59字体:
  

  件的主要参数。是指电感器在某一频率的交流电压下工作时,所呈现的感抗与其等效损耗之比。电感器的Q值越高,其损耗越小,效率越高。电感器品质因数的高低与线圈导线的直流电阻、线圈骨架的介质损耗及铁心、屏蔽罩等引起的损耗等有关。

  根据使用场合的不同,对品质因数Q的要求也不同。对调谐回路中的电感线圈,Q值要求较高,因为Q值越高,回路的损耗就越小,回路的效率就越高;对耦合线圈来说,Q值可以低一些;而对于低频或高频扼流圈,则可以不做要求。

  实际上,Q值的提高往往受到一些因素的限制,如导线的直流电阻、线圈骨架的介质损耗、铁心和屏蔽引起的损耗以及高频工作时的集肤效应等。因此,线圈的Q值不可能做得很高,通常Q值为几十至一百,最高也只有四五百。

  Q很大时,将有VL=VC>

  V的现象出现。这种现象在电力系统中,往往导致电感器的绝缘和电容器中的电介质被击穿,造成损失。所以在电力系统中应该避免出现谐振现象。而在一些无线电设备中,却常利用谐振的特性,提高微弱信号的幅值。

  品质因数又可写成Q=2pi*电路中存储的能量/电路一个周期内消耗的能量。

  通频带BW与谐振频率w0和品质因数Q的关系为:BW=wo/Q,表明,Q大则通频带窄,Q小则通频带宽。

  电感器品质因数的高低与线圈导线的直流电阻、线圈骨架的介质损耗及铁心、屏蔽罩等引起的损耗等有关。

  也有人把电感的Q值特意降低的,目的是避免高频谐振/增益过大。降低Q值的办法可以是增加绕组的电阻或使用功耗比较大的磁芯。

  Q值一般统称品质因数,它是衡量一个元件或谐振回路性能的一个无量纲单位。简单地说是理想元件与元件中存在的损耗的比值。这个元件可以是电感、电容、介质谐振器、声表面波谐振器、晶体谐振器或LC谐振器。Q值的大小取决于实际应用,并不是越大越好。例如,如果设计一个宽带滤波器,过高的Q值如果不采取其他措施,将使带内平坦度变坏。在电源退耦电路中采用LC退耦应用时高Q值的电感和电容极容易产生自谐振状态,这样反倒不利于消除电源中的干扰噪声。反过来,对于振荡器我们希望有较高的Q值,Q值越高对振荡器的频率稳定度和相位噪声越有利。对不同的应用对Q值有不同的要求。

  元件的品质因数,即Q值的大小取决于元件的制作工艺、制作材料以及应用环境。例如,同样一个电感,如果其他参数不变,仅改变绕制电感导线的粗细,则导线粗的电感Q值要比导线细的电感Q值高。如果再在导线上镀银,则镀银导线所绕制的电感要比不镀银导线绕制的电感Q值高。至于介质谐振器其Q值更是取决于构成介质谐振器材料和制作工艺。

  Q值的大小还与工作频率有关。一般的电感随着频率的变高其Q值也会增高。但它有一个极限,当超过这个极限频率点后电感的Q值要陡然下降,这个电感就失去了电感的作用。在这点上介质谐振器、声表面波谐振器和晶体谐振器更为明显。当工作频率偏离他们的谐振频率后,其Q值将急剧下降,同时他们也将不能工作。

  因为同频带与品质因数之积为回路的谐振频率。所以,在保证谐振点的情况下品质因数与通频带的宽窄是一对矛盾。所以不能说品质因数越高越好,还要看对频带的要求的Q值越大,谐振的通频带就越窄,也就是包含的频率范围更窄,如果需要宽一点的通频带,Q值越小越好。

  在选频电路(选用某一频率)、阻波电路(阻止某一频率)、吸收电路(衰减某一频率)、陷波电路(去掉某一频率)中都是利用或者去掉某一个频率f,此时Q值越大越好,这是利用谐振电路在谐振时的频率f,当LC并联谐振电路发生谐振时,电路阻抗最大,相当于断路,使频率为f的频率信号不能通过,达到阻止此信号的目的。当LC串联谐振电路发生谐振时,阻抗最小,相当与短路,此时频率为f的频率很容易通过,而其它的信号频率被阻止,就能达到选频的目的。

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