(5) 线圈的 Q | 给线圈用户的提示(Part-1)

(5) 线圈的 Q

第5 节我们就“线圈的Q”进行讲解。对于主要使用功率电感器的人来说，或许不太熟悉Ｑ，它是高频线圈的重要参数之一。

什么是Q？

Q 统称品质因数，是表示与理想状态的线圈之差异(损耗量)的参数之一，在用图-1 来表示线圈的等效电路时，通过公式-1 进行计算。

当rs = 0 时，Q = ∞。因此，可以说一个“Q 越大（高）＝损耗越少，越接近理想的线圈”。

过去，曾有一个叫做Q 表（曾是线圈厂家的必备仪器）的产品，用它来测量Q 值，但现在通过将多功能LCR 表（或阻抗分析仪）的测量模式设定为“Ls＋Q”即可进行测量。

即使是同一个线圈，Q 也会根据频率大幅变化。通常，测试频率从低到高频变化时，Q 值将在某个频率点成为最大值，随后将逐渐下降（如下一页图表-1 的利兹线所示。）

Q 和ESR

在功率用途中，与在电容器的领域多半使用等效串联电阻(ESR)而非tanδ 一样，功率电感器采用DCR 而非Q。

有关损耗，电阻可能更直观，简明。除此之外，DCR 更易于测量。

Q 和rs（ESR）具有相同的含义，可通过公式-1 相互转换。

集肤效应和绞合线(Litz 线)

在同样的形状下，DCR 虽大，但将频率提高，Q值也会变高。

当频率提高时，流经导线的电流集中在离导线表面一定深度的地方，如图-2。那么电流就很难流过更深的区域。（电线越粗，在中心产生的浪费面积就越大，电流就不会流动）。这就是所谓的趋肤效应。

这是一种通过使用表面积大，但总横截面积小的电线来分散集中电流的方法。实际上，个别绝缘细线被捆绑起来，作为单线使用（这被称为绞合线）。电流可以流向细线的中心区域。

为了证实实际效果，图表-1 显示了缠绕在同一铁氧体磁芯上的单线和绞合线的线圈特性的例子。从图中可以看出，绞合线也不是万能的，所期望的有效频率范围也是有限的。考虑到成本的影响，使用的范围被局限。在过去，绞合线经常被用来提高AM 无线电的天线线圈的Q 值。然而，最近它很少被使用，因为半导体的性能（灵敏度）已经得到改善。

为了提高Q 值

一般来说，如果线圈周围有金属（导体），Q 值会下降。这主要是因为当线圈产生的磁通量通过金属时，会产生涡流。（关于涡流，见后面的主题）。

在射频电感器的情况下，高Q 值电感器已经通过以下努力实现了:
1. 让绕组远离线圈的金属终端。
2. 让绕组远离线圈的金属终端。

如图4 所示，高Q 值的片状电感器（我们的C2012H）有更大的空间。 因此，与标准电感器相比，绕组面积减少了。

而可生产的最大电感量也变得很小。然而，在相同的电感量下比较，可以获得更高的Q 值。

虽是一件微不足道的事情，但通过这些实践的积累，持续不断地来改善线圈的特性。

另外，如果印刷的布线图案（铜箔）在线圈的正下方，开磁路功率电感器可能有一些影响（没有射频电感器那么大）。

关于间隙（第三专题的补充）

这是对第3 节中关于间隙的补充说明。

在铁氧体磁芯和绕组的相同条件下，如果只改变间隙大小（见图-5），其特性如下图表-2。

电感和直流饱和允许电流之间的关系是相互依赖的。

如果我们想提高电感量，而电感器有间隙，我们可以通过缩小间隙而不增加DCR 来实现。

然而，由于形状（结构）的原因，通过间隙调整使电感量变化的范围是有限的。

著者紹介

• 文中提及的部分产品已停产。
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