電感的Q值是什么？Q值的作用、計(jì)算方式與影響Q值的因素
本文重點(diǎn)介紹什么是電感的Q值，電感Q值的作用，Q值的計(jì)算方式與影響電感Q值的因素等，筆者在另外一篇文中《村田電感Q值對(duì)WIFI產(chǎn)品的影響》也介紹了到了一些電感Q值，有空的讀者也可以詳細(xì)了解一下。
設(shè)計(jì)中，只要有用到電感的地方，都繞不開(kāi)電感Q值這個(gè)參數(shù)。但是往往很多人并不了解，什么是電感Q值？電感Q值對(duì)電感和電路有哪些影響？那么下面我們就講講電感Q值的含義及在應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題。
電感Q值是什么意思？
也叫電感的品質(zhì)因素，是衡量電感器件的主要參數(shù)。是指電感器在某一頻率的交流電壓下工作時(shí)，所呈現(xiàn)的感抗與其等效損耗電阻之比。電感器的Q值越高，其損耗越小，效率越高。電感器品質(zhì)因數(shù)的高低與線圈導(dǎo)線的直流電阻、線圈骨架的介質(zhì)損耗及鐵心。使用場(chǎng)合的不同，對(duì)品質(zhì)因數(shù)Q的要求也不同。對(duì)調(diào)諧回路中的電感線圈，Q值要求較高，因?yàn)镼值越高，回路的損耗就越小，回路的效率就越高;對(duì)耦合線圈來(lái)說(shuō)，Q值可以低一些;而對(duì)于低頻或高頻扼流圈，則可以不做要求。
Q值的提高往往受到一些因素的限制，如導(dǎo)線的直流電阻、線圈骨架的介質(zhì)損耗、鐵心和屏蔽引起的損耗以及高頻工作時(shí)的集膚效應(yīng)等。因此，線圈的Q值不可能做得很高，通常Q值為幾十至一百，最高也只有四五百。
電感Q值的的功用表現(xiàn)在哪些地方？
Q值過(guò)大，引起電感燒毀，電容擊穿，電路振蕩。Q很大時(shí)，將有VL=VC》》V的現(xiàn)象出現(xiàn)。這種現(xiàn)象在電力系統(tǒng)中，往往導(dǎo)致電感器的絕緣和電容器中的電介質(zhì)被擊穿，造成損失。所以在電力系統(tǒng)中應(yīng)該避免出現(xiàn)諧振現(xiàn)象。而在一些無(wú)線電設(shè)備中，卻常利用諧振的特性，提高微弱信號(hào)的幅值。
電感Q值的換算方法？
因數(shù)又可寫(xiě)成Q=2pi*電路中存儲(chǔ)的能量/電路一個(gè)周期內(nèi)消耗的能量。通頻帶BW與諧振頻率w0和品質(zhì)因數(shù)Q的關(guān)系為：BW=wo/Q，表明，Q大則通頻帶窄，Q小則通頻帶寬。
Q值的計(jì)算公式：Q=wL/R=1/wRC
其中：
Q是品質(zhì)因素
w是電路諧振時(shí)的電源頻率
L是電感
R是串的電阻
C是電容
Q值是品質(zhì)因素，它是有用功與總功之比。
影響電感Q值的因素
電感器品質(zhì)因數(shù)的高低與線圈導(dǎo)線的直流電阻、線圈骨架的介質(zhì)損耗及鐵心、屏蔽罩等引起的損耗等有關(guān)。
也有人把電感的Q值特意降低的，目的是避免高頻諧振/增益過(guò)大。降低Q值的辦法可以是增加繞組的電阻或使用功耗比較大的磁芯。
Q值一般統(tǒng)稱品質(zhì)因數(shù)，它是衡量一個(gè)元件或諧振回路性能的一個(gè)無(wú)量綱單位。簡(jiǎn)單地說(shuō)是理想元件與元件中存在的損耗的比值。這個(gè)元件可以是電感、電容、介質(zhì)諧振器、聲表面波諧振器、晶體諧振器或LC諧振器。Q值的大小取決于實(shí)際應(yīng)用，并不是越大越好。例如，如果設(shè)計(jì)一個(gè)寬帶濾波器，過(guò)高的Q值如果不采取其他措施，將使帶內(nèi)平坦度變壞。在電源退耦電路中采用LC退耦應(yīng)用時(shí)高Q值的電感和電容極容易產(chǎn)生自諧振狀態(tài)，這樣反倒不利于消除電源中的干擾噪聲。反過(guò)來(lái)，對(duì)于振蕩器我們希望有較高的Q值，Q值越高對(duì)振蕩器的頻率穩(wěn)定度和相位噪聲越有利。對(duì)不同的應(yīng)用對(duì)Q值有不同的要求。
元件的品質(zhì)因數(shù)，即Q值的大小取決于元件的制作工藝、制作材料以及應(yīng)用環(huán)境。例如，同樣一個(gè)電感，如果其他參數(shù)不變，僅改變繞制電感導(dǎo)線的粗細(xì)，則導(dǎo)線粗的電感Q值要比導(dǎo)線細(xì)的電感Q值高。如果再在導(dǎo)線上鍍銀，則鍍銀導(dǎo)線所繞制的電感要比不鍍銀導(dǎo)線繞制的電感Q值高。至于介質(zhì)諧振器其Q值更是取決于構(gòu)成介質(zhì)諧振器材料和制作工藝。
Q值的大小還與工作頻率有關(guān)。一般的電感隨著頻率的變高其Q值也會(huì)增高。但它有一個(gè)極限，當(dāng)超過(guò)這個(gè)極限頻率點(diǎn)后電感的Q值要陡然下降，這個(gè)電感就失去了電感的作用。在這點(diǎn)上介質(zhì)諧振器、聲表面波諧振器和晶體諧振器更為明顯。當(dāng)工作頻率偏離他們的諧振頻率后，其Q值將急劇下降，同時(shí)他們也將不能工作。
品質(zhì)因數(shù)描述了回路的儲(chǔ)能與它一周耗能之比。
因?yàn)橥l帶與品質(zhì)因數(shù)之積為回路的諧振頻率。所以，在保證諧振點(diǎn)的情況下品質(zhì)因數(shù)與通頻帶的寬窄是一對(duì)矛盾。所以不能說(shuō)品質(zhì)因數(shù)越高越好，還要看對(duì)頻帶的要求的Q值越大，諧振的通頻帶就越窄，也就是包含的頻率范圍更窄，如果需要寬一點(diǎn)的通頻帶，Q值越小越好。
在選頻電路（選用某一頻率）、阻波電路（阻止某一頻率）、吸收電路（衰減某一頻率）、陷波電路（去掉某一頻率）中都是利用或者去掉某一個(gè)頻率f，此時(shí)Q值越大越好，這是利用諧振電路在諧振時(shí)的頻率f，當(dāng)LC并聯(lián)諧振電路發(fā)生諧振時(shí)，電路阻抗最大，相當(dāng)于斷路，使頻率為f的頻率信號(hào)不能通過(guò)，達(dá)到阻止此信號(hào)的目的。當(dāng)LC串聯(lián)諧振電路發(fā)生諧振時(shí)，阻抗最小，相當(dāng)與短路，此時(shí)頻率為f的頻率很容易通過(guò)，而其它的信號(hào)頻率被阻止，就能達(dá)到選頻的目的。
關(guān)于磁損與影響磁環(huán)電感Q值關(guān)系現(xiàn)在電源設(shè)計(jì)要求越來(lái)越嚴(yán)格，這就要我們對(duì)每個(gè)問(wèn)題點(diǎn)必須認(rèn)真分析計(jì)算，針對(duì)磁損的計(jì)算一般只是簡(jiǎn)單的根據(jù)磁芯的體積和相關(guān)的損耗曲線進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算但實(shí)際工作之中出現(xiàn)，同一種磁芯不同的繞制方式，與相同磁芯相同的繞制方式線的松緊程度不同，卻帶來(lái)不同的溫升差距等。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2017-07-11
