电感阻抗频率曲线_Matlab绘制电感曲线实验

电感的高频模型如图所示

电感阻抗频率曲线_Matlab绘制电感曲线实验
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我们根据这个模型,可以得到阻抗公式,也可以得到谐振频率公式 。也就能画出阻抗频率曲线了 。

电感阻抗频率曲线_Matlab绘制电感曲线实验
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横轴为频率,纵轴为阻抗的模 。蓝色的曲线为理想电感,理想电感的阻抗为Z=jwL,阻抗和频率成正比,所以看起来像是一条直线 。而黄色曲线是实际电感的阻抗曲线,最高点对应的频率为谐振频率SRF
可以看出:
①在频率比较低的时候,实际电感的阻抗与理想电感的基本一样,可以看作是理想的电感 。
②在谐振频率SRF处,阻抗达到最大,然后随频率的增加不断下降 。
③在SRF左侧,电感占主导地位,电感主要呈感性,而在SRF右侧,电容占主导地位,主要呈容性 。
上面的图形,相信有一定经验的同学都见过,理解可能并不是很深刻,下面我就以顺络的电感为例,使用Matlab来画一画阻抗曲线 。
Matlab绘制电感曲线实验
我们已经有了电感的阻抗公式

电感阻抗频率曲线_Matlab绘制电感曲线实验
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只要有了电感的感值,等效串联ESR,寄生电容C,那么我们就可以画出来了 。一般厂家给出的电感规格书,都会给出电感值和等效串联电阻ESR,没有给出寄生电容C 。那么怎么办呢?
我们可以根据厂家给出的自谐振频率,反算出寄生电容C 。

电感阻抗频率曲线_Matlab绘制电感曲线实验
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相信到这里,应该能更深的认识到电感的阻抗频率曲线为什么是这样的了 。比较1UH理想电感和实际电感曲线,我们会发现,在频率小于谐振频率的十分之一时,两者基本是重合的,而大于之后随着频率的升高,两者差别越来越大 。这样也是为什么我们常说,要使信号频率小于谐振频率的十分之一 。
我们一般使用电感滤波时,都只需要其感性的作用,因此其越接近于理想电感越好,所以在使用时信号频率要远小于谐振频率 。这与电容是不同的,电容我们一般用于滤波,需要最小阻抗,所以电容是在谐振频率处滤波效果最好的 。
另外的问题
如果细心一点,会发现,横坐标频率是从10K开始的,如果频率从0开始,曲线也是和理想电感重合的吗?答案是否定的 。

电感阻抗频率曲线_Matlab绘制电感曲线实验
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从上面可以看出,在频率比较低的时候,实际电感的阻抗基本是平的,而理想的还是线性的,为什么呢?
其实很简单,那是因为在频率比较低的时候,电感的感抗和容抗都非常小,尽管电感的导线电阻已经很小了,但是因为频率实在太低了,感抗和容抗比导线电阻还小 。所以,此时阻抗主要由导线电阻决定,而导线电阻是随频率基本不变的,所以我们看到在频率比较低的时候是平的 。
以上就是本期内容,建议有兴趣的同学,可以拿着Matlab的代码自己执行一下,修改里面的R,C的值,看看有什么变化,可以加深对电感的理解 。
总结
①电感的阻抗频率曲线呈现倒V型,有一个自谐振频率SRF,阻抗在谐振频率处达到最大,此时整体呈现电阻特性 。而在SRF左侧,电感主要呈感性,在SRF右侧,电感主要呈容性 。
【电感阻抗频率曲线_Matlab绘制电感曲线实验】 ②实际使用中,要使信号频率小于电感自谐振频率的十分之一 。
责任编辑人:CC

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