电感值的计算方法介绍

1引言

在开发电子镇流器和电子节能灯电感镇流器及电感式节能灯中，常常遇到镇流电感及滤波电感值的计算问题。

但是电感值的计算程式比较繁琐，并且在缺乏必要的磁材参数测量仪器的情况下，要严格按程式计算也是困难的，如果有设计仿真软件当然就容易了。

2传统的程式设计

例如：要设计40W电子镇流器，电路需要L=1.6mH的电感，试计算磁芯大小、绕线匝数、磁路气隙长度。

首先，计算磁芯截面积，确定磁芯尺寸。

为此，可由式（1）计算出磁芯面积乘积Ap

Ap=(392L×Ip×D2)/ΔBm(1)

式中：Ap——磁芯面积乘积cm4

L——要求的电感值H

Ip——镇流线圈通过的电流峰值A

ΔBm——脉冲磁感应增量T

D——镇流线圈导线直径mm

根据磁芯面积乘积Ap的计算值在设计手册中选择标准规格磁芯或自行设计磁芯尺寸。在此ΔBm一般取饱和磁感强度的1/2～2/3，即：ΔBm=（）Bs。

Bs在一般磁材手册中都是给定的，可以查找出来，所以，一般说，由式（1）计算磁芯尺寸，并不是难事，难在磁材本身参数的分散性，同一炉磁芯的参数差别有时会很大，手册中给出的Bs—H曲线和参数是统计平均值，所以依据式（1）算出的尺寸，还要在实际使用中反复检验修正。

磁芯尺寸确定以后，计算空气隙（对EI型磁芯就是夹多厚的垫片，对于环型铁芯就是开多宽的间隙）一般是按式（2）计算：lg=(2)

式中：lg——磁芯气隙长度cm

L——所需的电感值H

Ip——线圈中通过的电流峰值A

ΔBm——脉冲磁感应增量T

Sp——磁芯截面积cm2

一般地说，根据式（2）计算气隙大小，也不会太困难。困难仍在于ΔBm值，仅是厂家的统计平均值，对于同一规格的磁芯，不同厂家也是不同的，所以，依据式（2）算出的lg，仅是个大概值，还须在实际中去反复修正，也就是再试凑。

磁芯尺寸确定了，气隙长度也确定了，就可以确定需绕多少匝，才能达到所需的电感值L。

根据L=4μ·N2×10－9×A(3)可得N=(4)

式中：N——为所需的绕组匝数

A——磁芯的几何形状参数

要根据式（4）算出匝数，关键是要知道导磁率μ为多少，从厂家给的磁材手册上查，μ值也只是个范围。例如R2K磁芯，其初始导磁率实际上是在1800～2600之间，具体值得靠测量。测量磁参数的仪器，一般工厂是不具备的，于是要根据式（4）计算匝数就比较困难。尤其是在有气隙的条件下，导磁率比无气隙时下降了多少也是未知数。所以依据式（4）计算就更困难。一般是先假设μ，进行计算，算出匝数N，试绕好后测量L能否达到设计值，通常很难达到，则再另设μ值，再计算，这样反复试凑下去，直到接近预定的L值结束。

以上就是根据已知电感量L，求磁芯尺寸，气隙及绕组匝数的通用方法。

如果，设计一种镇流器只计算一个电感值L，采用这种试凑计算也就算了，现在要面对市场，需要种种规格的镇流电感，再这样试凑，不仅时间上拖延了新品的开发进度，试制材料上也浪费很多。当然如果有电感值计算仿真软件，就另当别论。

3变通算法

根据前面计算出的磁芯尺寸、气隙长度，先绕制一匝数为No的电感，其实测电感值为Lo，则有

Lo=4μNo2×10－9×A(5)

令式（3）式（5）相除并整理后得：N==No（6）

式中：L——为要求的电感值

No——为已知的匝数

Lo——为已知的匝数下的电感值

这样，对同一参数的磁芯，只要知道L、No、Lo三个参数，即可求出匝数N。

实际制作时我们先在磁芯上绕（环形磁芯可以直接绕，EI型磁芯可在骨架上绕）No=20匝，在电感仪上测出Lo，将此值代入式（6），即可求出在该磁芯上应绕的匝数N。

间隙的确定：

（1）间隙的作用

图1及图2中的曲线①为无间隙时磁芯的磁化曲线及导磁率μ与B的曲线，图1及图2中的曲线②为有气隙时的相应曲线。

从图1及图2的曲线可看出，同一磁芯开了气隙后，可使B—H曲线斜率降低，使磁芯饱和点右移，从而增加了磁芯抗直流磁化的能力。但气隙的加入，又使导磁率下降，所以气隙有个最佳值，即在电感线圈通过最大峰值电流时，磁芯不进入饱和，同时又不致使导磁率降得太低，因为从式（3）可知，在所需电感量一定时若导磁率降低势必要增加线圈匝数，这是个矛盾。

（2）确定最佳气隙

按该镇流电感所通过的最大电流峰值Ip，利用直流磁化电源，和电感测试仪配套连接，使通入的直流电流达到Ip时，电感量下降不超过零电流时的10％，即认为磁芯已经到达最高Bm值，此