如何將直流偏執(zhí)增加到電感測(cè)量中
電感是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為磁能，進(jìn)而存儲(chǔ)起來(lái)的電子元件。設(shè)計(jì)電感的設(shè)計(jì)類(lèi)參考文章很多，這次就不進(jìn)行贅述，本篇文章將介紹設(shè)計(jì)之外測(cè)量方面的問(wèn)題。有時(shí)在設(shè)計(jì)完成之后，會(huì)發(fā)現(xiàn)電感比預(yù)計(jì)的設(shè)計(jì)值要小一些，但是換了磁芯后就正常了，但用電感儀測(cè)量電感兩種磁芯又沒(méi)有明顯的區(qū)別，在10K和100K的工作頻率下測(cè)試都是如此，這就引申出一個(gè)問(wèn)題，如何在測(cè)量時(shí)加直流偏置?
經(jīng)過(guò)思考，可以嘗試通過(guò)恒流源來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，但明顯這個(gè)恒流源不能用普通的開(kāi)關(guān)電源加橫流控制來(lái)做，因?yàn)楹竺嬗须娊，這個(gè)電解實(shí)際上和電感并聯(lián)，測(cè)量不到正確值，那么應(yīng)該怎么做呢，下面就來(lái)進(jìn)行一下討論。
對(duì)電源輸出電壓的穩(wěn)定性要求不高, 允許它變動(dòng)。如果不要電流sense電阻上面的電阻, 連差分放大也不要,直接從PNP的 E 取樣到運(yùn)放, 只能固定電流sense電阻下端電位, 輸入電壓變動(dòng)了,怎么辦? 所以,來(lái)了個(gè)隨動(dòng)的取樣, 你變我也變。
理論上，電流源的內(nèi)阻將并在被測(cè)元件上，造成理論測(cè)量誤差。所以，電流源的動(dòng)態(tài)內(nèi)阻非常重要。要簡(jiǎn)化電路，以提高電流源的內(nèi)阻特性。
當(dāng)溫度發(fā)生改變, PN結(jié)導(dǎo)通電壓發(fā)生改變,輸入供電電壓也發(fā)生變動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)不適合恒流要求嚴(yán)格的場(chǎng)合。
室內(nèi)溫度變化是比較小的。實(shí)驗(yàn)室測(cè)量也是短時(shí)間就可以完成的事。加之小功率電路的發(fā)熱也非常少。只要先測(cè)好電流，這樣的誤差不用考慮。PN結(jié)的穩(wěn)飄為2~3mV/C。只要電流反饋夠深(如反饋信號(hào)取2V)，溫飄誤差就非常小。
就是集電極電壓會(huì)對(duì)基極發(fā)生調(diào)制效應(yīng)。指基區(qū)的有效寬度隨集電結(jié)的反偏電壓的變化而變化的效應(yīng)。當(dāng)集電結(jié)反向電壓增大時(shí)，集電結(jié)的空間電荷區(qū)加寬，這就引起基區(qū)有效寬度變窄。因而載流子在基區(qū)復(fù)合的機(jī)會(huì)減小，所以基極電流Ib隨集電極反偏電壓增大而減小，也就是基區(qū)有效電阻增大，因此又叫電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)。
所以基極電流Ib隨集電極反偏電壓增大而減小，也就是基區(qū)有效電阻增大，因此又叫電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)。如此說(shuō)來(lái),可否將基極調(diào)制效應(yīng)簡(jiǎn)單好記憶地理解為: Uce高反壓下,電壓放大倍數(shù)會(huì)減小。 換句話說(shuō): 三極管供電電壓VCC越大,放大倍數(shù)反而會(huì)下降. 核心理由: 高反壓下, 基區(qū)有效電阻增大。
基極調(diào)制效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致高反壓情況下直流放大倍數(shù)下降, 這樣說(shuō)似乎更準(zhǔn)確些. 高反壓下,基區(qū)有效電阻增大,這個(gè)電阻對(duì)應(yīng)的是靜態(tài)電阻. 交流等效電阻和靜態(tài)等效電阻是兩會(huì)事. 比如: 電流源的靜態(tài)電阻很小, 但對(duì)應(yīng)的交流動(dòng)態(tài)電阻可認(rèn)為無(wú)窮大。
作個(gè)極限假設(shè): 集電結(jié)反向電壓為無(wú)窮大, 集電結(jié)的空間電荷區(qū)無(wú)限加寬,，基區(qū)有效寬度被擠壓為0 , 沒(méi)有載流子復(fù)合，也就無(wú)法形成基極電流Ib ( 認(rèn)為基區(qū)有效電阻為無(wú)窮大) , 沒(méi)有Ib 也就沒(méi)有IC ,電壓放大倍數(shù)為0。
下面做一下重點(diǎn)的總結(jié)。
電源輸出功率小于實(shí)際設(shè)計(jì)功率;
示波器測(cè)量發(fā)現(xiàn)電感明顯小于設(shè)計(jì)值;
用電感儀測(cè)量電感兩種磁芯又沒(méi)有明顯的區(qū)別;
這里以一個(gè)笑話為例，方便大家理解。直流電動(dòng)機(jī)有個(gè)很大的起動(dòng)電容，有人就想啊，那東西又大又貴，如果用兩個(gè)小電解電容代替。只要容量一樣，耐壓一樣，不就行了!結(jié)果老是炸電容，他就想，是電解電容的容量不準(zhǔn)確?耐壓不夠?是交直流的原因?用更高的耐壓?用更先進(jìn)的測(cè)電容儀?用更準(zhǔn)確的電容?用交流雙極性電解電容?
其實(shí)什么都不是，就是電容的過(guò)流電流小的原因；氐诫姼猩蟻(lái)說(shuō)，同樣形狀的磁芯，同樣的磁感量(用同一線圈套不同的兩磁芯來(lái)測(cè)電感量值)，為什么工作起來(lái)不一樣呢?原因在哪呢?其實(shí)就是一個(gè)原因，就是磁芯的最大磁通值不一樣。想測(cè)磁芯的最大磁通值，其實(shí)也容易，不一定要高級(jí)設(shè)備，有時(shí)可以簡(jiǎn)單到只用220V交流電，燈泡，交流電壓表就行了。
電感的衰減主要和磁性材料的特性有關(guān)，如果加電流測(cè)空心線圈，電感量沒(méi)有變化，因?yàn)榭諝獾拇艑?dǎo)率是恒定的。但是對(duì)于磁芯，加電流后形成的磁場(chǎng)將會(huì)改變其特性，磁導(dǎo)率先上升后下降，對(duì)于高u值的帶磁芯電感，這個(gè)衰減速度很快，對(duì)于低u值的帶磁芯電感，這個(gè)衰減不是很明顯。
所以設(shè)計(jì)濾波電感，磁材的選擇很重要，工作在最大電流時(shí)，電感值衰減量應(yīng)該保證在10%較好。其實(shí)只要用TL431加PNP再加幾個(gè)電阻就可集合所有的優(yōu)點(diǎn)了。
本篇文章對(duì)電感的直流偏置設(shè)定進(jìn)行了較為全面的分析，文中的理論大部分來(lái)自對(duì)論壇大牛的發(fā)言總結(jié)，希望大家在閱讀過(guò)本篇文章之后能夠有所收獲。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2023-03-22
