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    關于電感的品質因數

    Category : 知識分享     Date : 03/06/2024
    電感的品質因數,通常稱為Q值,它是衡量電感器件性能的一個重要參數。它定義為電感器在某一頻率的交流電壓下工作時,所呈現的感抗與其等效損耗電阻之比。品質因數的高低與線圈導線的直流電阻、線圈骨架的介質損耗及鐵心、屏蔽罩等引起的損耗等有莫大關系。電感的Q值越高,意味著其損耗越小,效率越高,因此我們在做成品電感時會希望Q值越高越好。



    計算公式

    Q=2π×電路中存儲的能量電路一個周期內消耗的能量。 其中,ω 是電路諧振時的電源頻率,L代表是電感,R是串聯電阻,C則是電容。

    品質因數描述了回路的儲能與它一周耗能之比,并且品質因數與通頻帶的寬窄是一對矛盾,呈現反比。在保證諧振點的情況下,如果需要寬一點的通頻帶,Q值越小越好;Q值越大,諧振的通頻帶就越窄,也就是包含的頻率范圍更窄。



    Q值的高低的功用

    過大的Q值,引起電感燒毀,電容擊穿,電路振蕩。

    Q很大時,將有VL=VC>>V的現象出現。這種現象在電力系統中,往往導致電感器的絕緣和電容器中的電介質被擊穿,造成損失。所以在電力系統中應該避免出現諧振現象。相反的,而在一些無線電設備中,卻常利用諧振的特性,提高微弱信號的幅值。 

    在某些應用中,如阻波電路、吸收電路、選頻電路、陷波電路等,Q值越大越好,這是利用諧振電路在諧振時的頻率特性來實現特定功能。電感的品質因數也與工作頻率有關,一般的電感隨著頻率的變高其Q值也會增高,但超過某個極限頻率點后,換而言之超越臨界點后電感的Q值會陡然下降。

    舉個例子 在設計寬帶濾波器時,過高的Q值如果不采取其他措施,將使帶內平坦度變壞。在電源退耦電路中,高Q值的電感和電容極容易產生自諧振狀態,反而不利于消除電源中的干擾噪聲。然而,對于振蕩器,我們希望有較高的Q值,因為Q值越高,對振蕩器的頻率穩定度和相位噪聲越有利。結論,電感Q值的大小取決于實際應用,并不是說數值越大就是越好。

    電感Q值的提高往往受到一些因素的限制,如導線的直流電阻、線圈骨架的介質損耗、鐵心和屏蔽引起的損耗以及高頻工作時的集膚效應等。因此,線圈的Q值不可能做得很高,通常Q值為幾十至一百,最高也只有四五百。
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