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电感是什么?电感三个法则

时间: 2023-11-25 11:01:05 |   作者: 信息动态

  导线绕成的线圈或螺丝管的电感,其中有磁力线通过。或者说,电感是对表面磁场强度的数值积分。

  2.导线.导线.附近其他电流的存在也会对第一个电流周围的磁力线匝数产生一定的影响。所谓的特殊电流是返回电流。

  当计算一条导线周围的磁力线圈时,需要有一种方式表明磁力线圈的源头。我们把一条导线自身电流产生的磁力线圈称为自磁力线圈(self-fi

  为了分清磁力线圈的源头,引入了自感和互感。自感:导线中流过单位安培电流时,所产生的环绕在导线自身周围的磁力线匝数。通常我们所说的电感实际上就是导线的自感。

  互感:一条导线中流过单位安培电流时,所产生的环绕在另一条导线周围的磁力线匝数。

  如果电流方向相同,这时第一条导线周围的磁力线匝总数等于其自磁力线圈匝数加上互磁力线匝数。

  如果电流方向相反,这时第一条导线周围的自磁力线圈与互磁力线圈的方向也相反,这时应从自磁力线匝数中减去互磁力线匝数,从而使第一条导线周围的磁力线匝总数相应地减少。

  重要的特殊性质:无论什么原因,只要一段导线周围的磁力线匝总数发生明显的变化,导线两端就会产生一个感应电压。

  实际的电流是在完整的回路中流动。局部电感的概念是一个纯粹的数学构造,它是不可测量的,因为实际中并不存在孤立的局部电流。

  当两个导线段间距远大于导线长度时,两段导线间的局部互感小于任一段导线%, 这时互感通常可忽略不计。

  如果互连中两段之间的间距大于两段的长度,它们之间的耦合就不再重要。例如,两个长为20mil的过孔,当它们的

  局部电感实际上就是电感概念的基础,其他所有类似的电感都是用局部电感加以描述。四、有效电感、总电感或净电感及地弹

  回路中某一段的有效电感、总电感或净电感是指回路中的电流为单位安培时,环绕在该段周围的磁力线总匝数,这中间还包括整个回路中任何电流段产生的磁力线。

  第二种方法,尽可能减小L_total。减小返回路径总电感的要点有两方面:减小支路的自感,增大两支路之间的局部互感。

  减小返回支路的局部自感就是使返回路径尽可能短、尽可能宽(也就是使用平面);增大返回路径和初始路径之间的互感就是使第一条支路与其返回路径尽可能地靠近。

  电流方向相同,互磁力线圈和自磁力线圈方向相同,二者是相叠加的,所以其中一根电源导线的净电感为:L_total=L_b+L_ab。,由于临近引线产生的磁力线方向相同,所以还是要必须尽可能地减小引线之间的局部互感。换言之,导线的间距要尽可能大。过孔:电流方向相同的过孔间的中心距应至少等于过孔的长度。从焊盘到下面的平面之间有多个过孔并联,则等效电就会减小,并与过孔数呈相反的关系,即并联的过孔数目越多,等效电感就越小。在图中, S2应至少约等于到平面的距离20mil。

  在实际中,电流总是在完整的回路中流动,我们把该完整电流的回路的总电感称为回路电感。回路电感事实上就是整个电流向路的自感,或者回路自感。

  的电源焊盘和地焊盘之间提供恒定的电压。根据器件工艺的不同,该电压范围一般为0.8~5V ,大多数总体方案分配的噪声波动预算一般不超过5%。

  在稳压器和芯片之间有许多互连,如过孔、平面、封装引线和键合线等。如果进入芯片的电流发生突变(如程序的执行引起某些门的同时切换、时钟边沿处的大量的门将同时切换),则当变化的电流流过电源分配网络的互连阻抗时就会引起电压降,称为轨道下沉或轨道塌陷。

  多大的去耦电容?通过设想在时间段At 内,去耦电容必须要提供的电荷量来大数估算出来。

  元件相串联,导致实际电容器的阻抗随频率的升高而增大。低频时,正如理想电容器,阻抗随频率的增大而减小。但是,随频率升高,从某一点起,串联的回路电感开始在阻抗中起主导作用。该点的频率称为自谐振频率。当频率大于自谐振频率时,电容器的阻抗与电容量完全无关,只与相应的回路电感有关。所以,频率较高时,如果想减小去耦电容器的阻抗,就要减小相关的回路电感,而不是靠增大电容量。

  1.使电源平面和地平面靠近电路板表面层,以缩短过孔;2.使用尺寸较小的电容器;3.从电容器焊盘到过孔之间的连线.将多个电容器并联使用。

  由两个平面构成的电流路径的回路电感,取决于每个平面路径的局部自感和它们之间的局部互感。

  对于宽导体,宽度w远大于它们的间距h,即w》h,两平面之间的回路电感就可以很好地近似:

  引脚,它们与平面的连接更像是点接触。实际中电流并不是均匀流动的,如果电流由于点接触而受到限制,那么回路电感将会变大。

  第一种情况,上平面的一边作为电流的源端,与之相邻的下平面的那一边作为电流的漏端,两平面另外较远的边短接在一起。第二种情况,在两平面的一端上下各有一个小接触过孔,分别作为电流的源端和漏端。在另一端,也有一对相似的接触过孔将两平面短接在一起。其中每对接触孔的直径为10mil,中心距为25mil,这与实际电路板上连接平面的接触过孔对是一样的。

  经常能看到过孔阵列,如球栅阵列封装下,连接器处和电路板上的高密度区域。通常,过孔的电源平面和地平面上会有许多出砂孔。

  为了减小出砂孔的影响,就要把出砂孔做得尽量小。当然,无论有无出砂孔,缩小平面间距都能减小回路电感。

  两个相互独立的电流回路,那么它们之间就会产生互感。回路互感就是第一条回路中有 1 A 电流通过时,它所产生的环绕在第一条回路周围的磁力线匝数。

  当第一条回路中的电流发生明显的变化时,环绕在第二条回路周围的磁力线匝数就会改变而且还会产生噪声值为:

  两个分立的互连元件,它们有两种连接方式:串联和并联。对于两个局部电感的串联,其等效的局部自感为:

  电感的分类与流过单位安培电流时导体周围的磁力线匝数有直接的关系。电感的重要性在于,当电流变化时导体上会产生感应电压。

  为了清楚起见,对于自感或互感,需要指明其电流的源头,然后说明是指部分电路的局部电感还是整个电路的回路电感。

  如果考虑的是电路中某一段的电压噪声,那么由于该电压噪声取决于所有磁力线匝数及其变化,所以要弄清楚电路上这一段的总电感。

  最后,如果是多个电感器的组合,如封装中多条平行引线并联或多个孔并联,就要用到等效电感。

  分类:1.电感;2.自感;3.互感;4.回路电感;5.回路自感;6.回路互感;7.局部互感;8.局部自感;9.局部互感;10.有效电感、净电感或总电感;11.等效电感。

  直流时,实心铜棒中的电流是均匀分布的。前面计算磁力线匝数时,着重关注了导线外部的磁力线。事实上,在导线的里面也有一些磁力线,它们是自感的一部分。

  圆柱体的几何结构中,可以把电流层近似成固定厚度δ均匀分布,并称该等效厚度为集肤深度,它取决于频率、金属的电导率和磁导率。

  直流时,导线的自感由外部自感和内部自感两部分所组成。当导线中的电流重新分布时,外部自感不变,但随着慢慢的变多的电流向导线表面移动,内部自感也慢慢变得小,当频率远高千趋肤深度和几何厚薄相当的这个频率时,导线的里面的电流会非常小,而内部自感此时几乎为零。十四、高磁导率材料

  。磁导率是导体与磁力线圈之间的相互作用,大多数金属的磁导率为1,所以它们对磁力线,它们是铁磁体金属:铁、钴和镍。大多数含有这些金属合金的磁导率都远大于1 。

  十五、涡流如果两个导体中有一个导体的电流改变,那么另外一个导体的两端会产生感应电压,此感应电压会形成电流。换言之,当其中一个导体的电流变化时,第二个导体中会产生感应电流,我们称这种电流为涡流。

  当导线中有电流时,一些磁力线就会穿过导电平面,导线与平面之间就会存在互感。当导线中的电流变化时,穿过平面的磁力线也会发生明显的变化,并在平面上产生感应电压,而此电压又激起涡流,这些涡流反过来又会产生自己的磁力线。

  •所有互连的电气特性都能用麦克斯韦方程组加以描述,这4个方程描述电场和磁场是如何与边界条件(即一些几何结构中的导体和介质)相互作用的。•麦克斯韦方程组的四个方程:描述静电的高斯电场定律、描述静磁的高斯磁场定律、描述磁生电的法拉第定律和描述电生磁的安培-麦克斯韦定律的积分形式。

  •任何互连建模的基础就是使用3种理想集总电路元件(电阻器、电容器和电感器)和分布元件(理想传输线电路元件)的一些组合。

  •建模就是将物理设计中线的长、宽、厚和材料特性转化为R,L和C的电气描述形式。

  •建立互连电路模型的拓扑结构,下一步就是提取参数值,这样的一个过程有时称为寄生参数提取,或寄生提取。

  •对于互连电阻,给出一个良好的解析近似式,但是这种近似只用于均匀横截面的导线。

  •第二项(Len/w)是具体线条长与宽的比值。这是线条所能划分的方块数,用 n 来表示,是个无量纲的数。

  •1盎司铜的厚度约为1.4 mil或35 um •经验法则:0.5 盎司铜的方块电阻是 1 m Ω / s q 。5 mil 宽、5 in 长的线 个串联的方块并且阻值是1Ω。

  •线越宽,单位长度电阻越小。许多背板设计中常见的5 mil宽的线盎司铜导线 盎司铜导线 Ω∕in)(注:键合线 Ω/in相区别)。

  交变电流通过导线时,电流在导线横截面上的分布是不均匀的,导体表面的电流密度大于中心的密度,且交变电流的频率越高,这种趋势越明显,该现象称为趋肤效应(Skin effect)。

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