如何提高电感线圈品质因数Q值?试试这个方法

21ic电子网 2020-07-13



品质因数Q的定义





首先来讲讲,电感品质因数Q的定义。


Q值是衡量电感器件的主要参数,是指电感器在某一频率的交流电压下工作时,所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。电感器的Q值越高,其损耗越小,效率越高。


品质因数Q是反映线圈质量的重要参数,提高线圈的Q值,可以说是绕制线圈要注意的重点之一。





提高Q值的办法





那么,如何提高绕制线圈的Q值呢,下面介绍具体的方法。


1
根据工作频率,选用线圈的导线


工作于低频段的电感线圈,一般采用漆包线等带绝缘的导线绕制。工作频率高于几万赫,而低于2MHz的电路中,采用多股绝缘的导线绕制线圈,这样,可有效地增加导体的表面积,从而可以克服集肤效应的影响,使Q值比相同截面积的单根导线绕制的线圈高30%~50%。



在频率高于2MHz的电路中,电感线圈应采用单根粗导线绕制,导线的直径一般为0.3mm~1.5mm。采用间绕的电感线圈,常用镀银铜线绕制,以增加导线表面的导电性。这时不宜选用多股导线绕制,因为多股绝缘线在频率很高时,线圈绝缘介质将引起额外的损耗,其效果反不如单根导线好。


2
选用优质的线圈骨架,减少介质损耗


在频率较高的场合,如短波波段,因为普通的线圈骨架,其介质损耗显著增加,因此,应选用高频介质材料,如高频瓷、聚四氟乙烯、聚苯乙烯等作为骨架,并采用间绕法绕制。


3
选择合理的线圈尺寸


选择合理的线圈尺寸,可以减少损耗外径一定的单层线圈(φ20mm~30mm)。


当绕组长度L与外径D的比值 L/D=0.7 时,其损耗最小。


外径一定的多层线圈 L/D=0.2-0.5,用 t/D=0.25-0.1 时,其损耗最小。


绕组厚度t、绕组长度L和外径D之间,满足 3t+2L=D 的情况下,损耗也最小。


采用屏蔽罩的线圈,其 L/D=0.8-1.2 时,最佳。


4
选定合理屏蔽罩的直径


用屏蔽罩,会增加线圈的损耗,使Q值降低,因此屏蔽罩的尺寸不宜过小。然而屏蔽罩的尺寸过大,会增大体积,因而要选定合理屏蔽罩的直径尺寸。



当屏蔽罩直径Ds与线圈直径D之比满足如下数值,即 Ds/D=1.6-2.5 时,Q值降低不大于10%。


5
采用磁芯可使线圈圈数显著减少


线圈中采用磁芯,减少了线圈的圈数,不仅减小线圈的电阻值,有利Q值的提高,而且缩小了线圈的体积。


6
线圈直径适当选大些


在可能的条件下,线圈直径选得大一些,体积增大了一些,有利于减小线圈的损耗。


一般接收机,单层线圈直径取12mm~30mm;多层线圈取6mm~13mm。但从体积考虑,也不宜超过20mm~25mm的范围。



7
减小绕制线圈的分布电容


尽量采用无骨架方式绕制线圈,或者绕制在凸筋式骨架上的线圈,能减小分布电容15%~20%;分段绕法能减小多层线圈的分布电容的1/3~l/2。对于多层线圈来说,直径D越小,绕组长度L越小或绕组厚度t越大,则分布电容越小。


应当指出的是:经过漫渍和封涂后的线圈,其分布电容将增大20%~30%。


总之,绕制线圈,始终把提高Q值,降低损耗,作为考虑的重点。


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