電感器是一個兩端電氣元件，一旦電流通過它，它就用于在磁場中存儲能量，也被稱為扼流圈、線圈或電抗器。通常情況下，電感器包括纏繞成線圈的絕緣線。一對電感器稱為耦合電感器，用于使用公共磁芯將能量從一個繞組傳輸到另一個繞組。在本文中，小編將簡單介紹下耦合電感器的工作原理、電路設計與應用特性。

耦合電感器的定義

耦合電感器是指兩個線圈或電感器的連接可以通過電磁感應完成。每當交流流過初級線圈時，線圈將建立一個連接到次級線圈的磁場并在線圈內感應出電壓。從一個電感器到另一個電感器的感應電壓現象稱為互感。

耦合電感器主要用作變壓器、電子電路和配電系統的重要部件。一對耦合電感器可以通過三個參數來表示，例如 L1、L2自感和互感。耦合電感符號如下所示：

耦合電感方程

與其它電路相比，包含耦合電感器的電路更復雜，因為線圈的電壓可以簡單地用它們的電流來表示。

在上述耦合電感電路中，L1和L2等兩個線圈非?？拷?。由于“i1”電流流過初級線圈“L1”，可以感應出磁通量，然后將其轉移到次級線圈L2。當“V1”電壓施加到初級線圈“L1”時，“i1”電流將開始流經線圈L1。因此，電流變化率將產生一個磁通量來供應整個磁芯并在次級線圈“L2”內產生一個電壓。

在初級線圈“L1”中，電流的變化率也改變了通量，這進一步控制了次級線圈“L2”內的感應電壓。因此，可以使用以下公式計算初級線圈“L1”內的感應電壓：

V1 = M {di2(t)/dt}

從上面的“V1”方程，互感“M”主要負責在兩個獨立電路中相互感應的電壓。所以，這個互感(M)就是比例系數。類似地，對于第一個“L2”線圈，由于“L2”線圈的互感而產生的互感電壓可以表示為

V2 = M {di1(t)/dt}

與電感類似，互感 (M) 也可以用亨利測量。因此，最高互感值可以表示為√L1L2。當電感通過電流的變化率感應電壓時，互感 (M) 也會感應出一個電壓，稱為互電壓M(di/dt)。當，這種互電壓是正(+ve)還是負(-ve)，主要取決于電感器的結構和電流方向。

同名端(DOT Convention)

互感電壓的極性可以通過Dot Convention等基本工具確定。在點轉換中，“dot”標記符號看起來像一個圓形，主要用于相互耦合電路中的兩個線圈端。因此，這個點符號提供了有關其磁芯區域繞組結構的數據。

在上述同名端電路中，電感器L1和L2是相互耦合的。V1和V2電壓是在兩個L1和L2電感器上產生的，這是電流流入虛線端子上的兩個電感器的結果。假設兩個電感的互感為M，則感應的電壓可以使用以下公式計算。

對于初級電感“L1”，感應電壓“V1”為：V1 = L1(di1/dt) ± M(di2/dt)

對于次級電感“L2”，感應電壓“V2”為：V2 = L2(di2/dt) ± M(di1/dt)

因此，上述電路包含兩種感應電壓，一種是自感感應電壓，一種是互感感應電壓。

基于自感感應的電壓可以用公式V = L(di/dt) 計算為正 (+ve)，但相互感應的電壓可以為負 (-ve) 或正 (+ve) ) 基于繞組的結構和電流。這里，dot是用于確定互感電壓極性的重要參數。

耦合電感器分析與設計原理

耦合電感器的設計和分析可以通過使用下面的反激式轉換器電路來完成。該電路可以用基本的電子元件構建，如耦合電感器(反激變壓器)、二極管、電容器等。

反激式轉換器電路是一種電源拓撲結構，它使用耦合電感器在整個電流供應后存儲能量，一旦電源斷開，能量將被釋放。這些轉換器在設計和性能上與升壓轉換器有關，除了變壓器的初級繞組可以用電感器代替，而次級繞組提供o/p。反激布置中的兩個繞組都用作兩個獨立的電感器。

反激式逆變器電路如下圖所示。電路中的回掃變壓器是一個耦合電感器，包括一個有間隙的磁芯。在每個周期中，一旦向變壓器的初級繞組提供輸入電壓，能量就可以存儲在磁芯間隙內。之后，能量被傳送到次級繞組，為負載提供能量。這些變壓器主要用于反激式轉換器，以提供電壓轉換和電路隔離。

反激式轉換器的原理是，當流過電感器的電流被禁用時，存儲在磁場中的能量可以通過突然反轉端電壓來釋放。電路中的反激二極管跨接在一個電感器上，用于消除反激，這意味著一旦負載的電流供應突然中斷或減少，就會在負載上看到電壓浪涌。該二極管可以是不同名稱類型，如換向二極管、緩沖二極管、抑制二極管、續流二極管、鉗位二極管。

通常情況下，在反激式轉換器電路中使用的開關器件是MOSFET晶體管，它通過PWM信號打開和關閉。變壓器的極性通常是向上翻轉的，這樣一旦晶體管打開，初級繞組中就會有電流流動，但是，第二個二極管是反向偏置的，所以這個繞組中沒有電流流動。

注意，能量將存儲在變壓器內，直到晶體管關閉。因此，存儲的能量將產生電流，從而使二極管可以正向偏置，從而對其進行整流以產生直流輸出。

反激式轉換器用于使用少量功率的電視機、手機充電器、計算機、CRT中的高壓電源、激光器、復印機、氙氣手電筒等。

耦合電感器和變壓器的區別

耦合電感器和變壓器的主要區別包括以下幾個方面內容：

耦合電感器的優缺點

耦合電感器的優點包括以下幾方面內容：

電流紋波可顯著降低

電壓轉換。

電路阻抗可以改變。

電流隔離

開關電源包括多相轉換器、SEPIC轉換器、電流隔離轉換器和降低硬開關負特性的特殊轉換器電路。

耦合電感器的缺點包括以下幾個方面內容：

損失略高

反激式轉換器內的非理想操作

耦合電感器的電流規格將根據其串聯或并聯的繞組而變化。

耦合電感的應用

耦合電感器的應用包括以下幾個方面內容：

用于電氣應用

用于基于功率轉換的電路，如SEPIC、反激、ZETA、Fly-Buck、Cuk和多相拓撲。

允許增加或減少電流和電壓。

用于在整個電路中傳輸阻抗

用于將兩個電路彼此電氣隔離。

耦合電感器的繞組可以以不同的配置連接用于不同的目的。

耦合電感器的繞組可以單獨連接到電路，以使用共模扼流圈和隔離變壓器。

總結

以上就是關于耦合電感器工作原理、電路設計及應用特性相關內容，其實耦合電感器用于DC-DC轉換器，用于通過公共鐵芯將一個繞組能量傳輸到另一個繞組。它們以不同的尺寸、額定電流、電感值和磁屏蔽形式存在，以實現低 EMI(電磁干擾)。

另外，耦合電感繞組可能具有1:1等效匝數比或1:N非等效匝數比。