射頻電感器關鍵參數與選型要素
發布時間:2014-06-04 責任編輯:willwoyo
【導讀】在應用中,電感器通tong常chang追zhui求qiu小xiao尺chi寸cun,但dan給gei定ding應ying用yong中zhong電dian感gan器qi的de尺chi寸cun常chang常chang受shou到dao物wu理li定ding律lv的de限xian製zhi。電dian感gan值zhi和he電dian流liu額e定ding值zhi是shi其qi尺chi寸cun的de主zhu要yao決jue定ding因yin素su,之zhi後hou可ke再zai對dui其qi他ta參can數shu進jin行xing優you化hua。如ru何he理li解jie射she頻pin電dian感gan器qi的de關guan鍵jian參can數shu並bing合he理li進jin行xing選xuan型xing,是shi本ben文wen的de主zhu要yao內nei容rong。
射頻電感器的選擇涉及到這樣一些關鍵參數:安裝方式(表貼式或直插式)、電感值、電流額定值、直流電阻 (DCR)、自諧頻率 (SRF)、品質因數和溫度額定值。
電感值的決定因素
若將電感器用作一個簡單的單元件(第一級)高頻扼流圈,則應根據需要扼製的峰值噪聲頻率進行選擇。在電感器的自諧頻率 (SRF) 下,串聯阻抗將達到最大值。因此,要選擇一個簡單的射頻扼流圈就應尋找一個SRF接近所需扼流頻率的電感器。
對於高階濾波器,每個元件的電感值必須根據濾波器的截止頻率(低通和高通濾波器)或帶寬(通濾波器)計算。進行這些計算時通常會用到商用電路模擬軟件,如SPICE、AWR的Microwave Office和 Agilent的Genesys或ADS。
對於調諧電路或阻抗匹配,嚴格的電感公差是必需的。如表1所示,與層疊式或厚膜型電感器相比,繞線式電感器通常能夠達到更嚴格的公差。

表1,繞線式和層疊式電感電感值比較
電流決定直流電阻
電流額定值和DCR密切相關。在多數情況下,如果所有其他參數保持均等,則需要選取較大尺寸的產品來降低DCR。
能讓電感器工作的自諧頻率
SRF的計算公式為:

在扼流圈的應用中,SRF能夠最有效地阻斷信號的頻率。在低於SRF的頻率下,阻抗隨頻率增大而增大。在SRF下,阻抗達到最大值。在高於SRF的頻率下,阻抗隨頻率減小而減小。
對於高階濾波器或阻抗匹配應用,在接近要求的頻率時,擁有一條較為平緩的電感曲線(恒定電感與頻率的曲線)更為重要。這就要求選擇一個SRF遠遠高於設計 頻率的電感器。根據以往經驗,可選擇一個SRF比工作頻率高10倍(10×)的電感器。一般而言,電感值的選擇通常決定了SRF,反之亦然。由於繞線電容增加,電感值越高,SRF就會越低。
[page]電感、阻抗與頻率的關係
如圖1所示,電感和阻抗在接近電感器的自諧頻率(SRF)時急劇上升。對於扼流圈的應用,需選擇一個 SRF等於或接近衰減頻率的電感器。對於其他應用,SRF應至少比工作頻率高10倍。

圖1:100nH繞線式電感器的電感值和阻抗
解讀Q值
高Q值產生窄帶寬,這一點對於將電感器用於LC(振蕩)回路或窄帶通的應用來說非常重要。請參考圖 2。高Q值還會產生低插入損耗,從而使功率損耗降到最低。
電感器Q值的計算公式為:

所有與頻率相關的實和虛的損耗都包含在Q的計算中,包括電感、電容、導體的集膚效應和磁性材料的鐵芯損耗。如表1所示,與相同尺寸和電感值的層疊式電感器相比,繞線式電感器的Q值要高得多。

圖2: 高Q產生窄帶寬和
溫度額定值的選擇
功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)隨(sui)電(dian)流(liu)和(he)直(zhi)流(liu)電(dian)阻(zu)的(de)增(zeng)大(da)而(er)增(zeng)大(da),導(dao)致(zhi)元(yuan)件(jian)溫(wen)度(du)升(sheng)高(gao)。電(dian)感(gan)器(qi)通(tong)常(chang)額(e)定(ding)於(yu)某(mou)個(ge)特(te)定(ding)的(de)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)和(he)因(yin)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)電(dian)感(gan)器(qi)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)高(gao)於(yu)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)的(de)溫(wen)升(sheng)。例(li)如(ru),一(yi) 個元件額定於125℃的環境溫度和因滿載額定電流(Irms或Idc)所產生的15℃的溫升,它的最大溫度約為140℃。您隻需確認您的應用環境溫度和電 流損耗不超出電感器的額定值即可。
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