理论教育 如何测量电感元件参数?

如何测量电感元件参数?

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:因磁导率与电感量成正比,磁导率的下降,使电感量也随之下降。为了获得电感量的精确值,需在系统运行的过程中测量动态电感值,下面介绍两种测试动态电感值的方法。这里动态电感参数的测试实验是使用TDS5052示波器测量电感值的。图5-17 电感的等效模型3.电感串联等效电阻的测量在忽略电感的匝间分布电容情况下,实际电感可等效成理想电感和电阻的串联,如图5-17所示。

如何测量电感元件参数?

电感是由导线缠绕在磁心上构成的,为使电感具有更高的电感量,通常用铁、坡莫合金、铁氧体之类的磁性材料作为磁心,因此其特性由所使用的磁心材料决定[55]。电感量是与直流磁化强度有关的量,如图5-11所示,图中给出的是铁粉心的增量磁导率与直流磁化强度的关系曲线,由曲线可知,当直流磁化强度大于10Oe(Oersted,奥斯特,1Oe=79.5775A/m)以后,磁导率开始下降。因磁导率与电感量成正比,磁导率的下降,使电感量也随之下降。在直流磁化强度很低的条件下测得的电感值称为静态电感值,若对开关调节系统带载运行中的电感测试其电感值,则测得的电感值称为动态电感值。

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图5-11 增量磁导率-直流磁化强度曲线

1.静态电感的测试

方法1:使用Agilent 4395A网络/频谱/阻抗分析仪测取电感的阻抗特性(|Z|=gf)),可获得静态电感值。用Agilent 4395A网络/频谱/阻抗分析仪测试其阻抗特性,如图5-12所示,图中曲线1为实测电感阻抗特性,曲线2为拟合曲线。测试件A的电感参数为:L=61.015μH;测试件B的电感参数为:L=46.654μH。

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图5-12 用Agilent 4395A测试电感阻抗|Z|=gf)特性曲线

a)测试件A b)测试件B

1—实测曲线 2—拟合曲线

方法2:静态电感的测试也可使用Agilent 4395A网络/频谱/阻抗分析仪测取电感L与频率的关系曲线(L=gf))而获得。如图5-13所示为测试件B的L=gf)特性曲线,从图中可得在开关管工作频率范围内(10~50kHz)的平均电感值为L=43.804μH。

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图5-13 测试件B的L=gf)特性曲线

比较两种静态测量法,测得的被测试件B的静态电感值非常接近,是相吻合的。

2.动态电感的测试

由于磁导率与电感量成正比,而当直流磁化强度大于10Oe以后,磁导率随直流磁化强度的增大而下降,电感量也随之下降。为了获得电感量的精确值,需在系统运行的过程中测量动态电感值,下面介绍两种测试动态电感值的方法。

方法1:使用功率分析软件自动测量出动态电感值[56]。这里动态电感参数的测试实验是使用TDS5052示波器测量电感值的。如图5-14所示为使用TDS5052自带软件的测量结果,通道1(Ch1)测得电感电压曲线,通道2(Ch2)测得电感电流曲线,实验测得的动态电感为67.08μH。实验中,测取一组(10次)动态电感值,测试数据见表5-4,求取平均值为66.64μH。

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图5-14 用TDS5052示波器测得的电感电压和电感电流曲线以及电感值

表5-4 动态电感测试实验数据表

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方法2:如果实验中使用的示波器无功率分析软件功能,动态电感值的测量也可以采用如下方法。由于电感两端的电压和电流存在如下关系:Ldi/dt=u。如果在一定的时间间隔Δt内,能够分别测取电感两端的电压U和电流的增量值Δi,则可以通过L=(UΔt/Δi计算出动态电感值。利用示波器,测量出电感两端的电压和电流的波形,如图5-15所示。(www.daowen.com)

在电感电流上升阶段,测得t1=5.76μs,Δi=520mA,U=6.6V,则可得

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在电感电流下降阶段,测得t2=4.16μs,Δi=520mA,U=6.6V,则可得

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将上述两个阶段求得的电感量取平均,可得L=62.95μH。

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图5-15 电感两端的电压和电流的波形

图5-16给出了测试件B在系统运行过程中电感两端的电压和电流波形。

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图5-16 测试件B的电压和电流波形

在电感电流上升阶段,测得t1=8.91μs,Δi=1.54A,U=5.3V,则可得

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在电感电流下降阶段,测得t2=10.19μs,Δi=1.54A,U=5.0V,则可得

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将上述两个阶段求得的电感量取平均,可得L=31.87μH,与静态电感值相比,是有区别的。

因此,在研究或设计开关调节系统时,为了获得理论计算值或仿真值与实测曲线相吻合,在能够取得动态电感值的条件下,应尽量采用动态电感值计算或仿真,这样更接近实际情况。

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图5-17 电感的等效模型

3.电感串联等效电阻的测量

在忽略电感的匝间分布电容情况下,实际电感可等效成理想电感和电阻的串联,如图5-17所示。电感的串联等效电阻可使用MT4080D手持LCR测试仪测取。由于MT4080D并没有直接测量电感等效串联电阻的功能,必须通过公式978-7-111-28688-2-Chapter05-28.jpg进行计算。在对书中提到的输出功率为60W电压控制型开关调节系统实验样机上采用的电感的寄生参数测试实验中,根据测得的阻抗和电感数据,计算得到电感串联等效电阻RL=51.2mΩ。

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