如何避免由于漏感引起的放大器磁耦合自激振荡的情况

什么是并联色环电感？
什么是电感并联？
如何避免由于漏感引起的放大器磁耦合自激振荡的情况？

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符伯峪

2021-8-31 10:01:05

1 并联色环电感
在昨天的色环电感外部磁场泄露测试中，初步探讨了使用色环电感作为天线放大器扼流圈负载的情况下，如何避免由于漏感引起的放大器磁耦合自激振荡的情况。给出了一个非常有趣的建议：那就是利用两个色环电感局部电气串联在一起，但结构上并联在一起，并且极性相反，如此构成一个局部准磁环的结构，可以大大减少外漏的磁场量，同时在一定程度上也提高了电感的电感量。下面通过具体测量来检验这种连接方式对于两个电感最终的电感量、漏磁场的影响。
▲ 参与实验的两个色环电感
测试所使用的两个色环电感的参数，使用 NanoVNA 测量电感在150kHz下的参数：
电感1的参数（@150kHz）：电感（uH）：4158.6
*串联**电阻（Ω）：213.16
品质因子Q：18.39 电感2的参数（@150kHz）：电感（uH）：4116.91
串联电阻（Ω）：212.17
品质因子Q：18.29 1.电感串联
将两个电感进行串联，在空间上它们可以呈现不耦合（相距很远），并行放在一起同相耦合和反向耦合。
（1）不耦合
串联电感的参数（@150kHz）：电感（uH）：8479.51
`串联电阻（Ω）：648.05品质因子Q``：12.33
▲ 两个电感不耦合
（2）同相耦合
串联电感的参数（@150kHz）：电感（uH）：11069.5
串联电阻（Ω）：804.99
品质因子Q：12.96
▲ 两个电感串联同相耦合
（3）反向耦合
串联电感的参数（@150kHz）：电感（uH）：10501.16
串联电阻（Ω）：579.53
品质因子Q：17.08
▲ 两个电感串联，反向耦合
2.电感并联
（1）不耦合
串联电感的参数（@150kHz）：电感（uH）：2029.75
串联电阻（Ω）：75.46
品质因子Q：25.35
▲ 两个电感并联不耦合
（2）同相耦合
串联电感的参数（@150kHz）：电感（uH）：1617.11
`串联电阻（Ω）：66.48品质因子Q``：22.92
▲ 两个电感并联，同相耦合
（3）反向耦合
串联电感的参数（@150kHz）：电感（uH）：1640.01
串联电阻（Ω）：62.91
品质因子Q：24.56
▲ 两个电感并联，反向耦合
3.结果总结
（1）电感测量表格
将上面的测量结果总结在下面的表格中。

（2）测量互感
根据有互感的电感的串并联考虑带有互感的电感 L 1 ， L 2 L_1 ，L_2 L1，L2串联，互感 M M M，串联的电感为：

串联的电感为：

那么上面的测量结果来看，当两个电感靠在一起的时候，无论是他们的极性是相同，还是相反，所获得串联电感都是增加的。同样，对于并联，并联在一起，如果耦合在一起对应的电感也是降低了。因此，这里其中相互耦合M都是大于零的。
根据上面的测量值，可以测量在不同耦合下对应的两个电感之间的互感。串联互感计算公式：

并联互感计算公式：

［tr］串并联模式互感M（uH）互感系数［/tr］串联，不耦合1020.025

可以看到放在一起的两个色环电感，他们之间的互感总是大于零的。这一点是很奇怪的。他们之间的互感系数大体在0.3左右。
※ 总结讨论 ※
通过实验验证了原来一直想知道的，当两个色环电感靠近在一起他们之间的互感大体为0.3左右。令人想不到的是，无论两个电感的方向如何，他们之间的互感总是正的，而且大体在0.3左右。。

▲ 靠近的两个电感之间的磁场
关于为什两个靠近的工字型的电感之间的互感总是正的？这一点还有点进一步的理解、探讨。谁能告诉我其中的道理？
这个现象后来在测试进口原装磁屏蔽电感 10MH的漏感以及在再生高频放大检波电路中的应用中也观察到了。
▓ 补充说明1：
在公众号 TSINGHUAZHUOQING 推文留言提问也非常值得注意和讨论：
难道每个色环电感内部结构是对称的？为什么串联的电阻不等于电阻之和？
回复： 1. 你提到的的确是一个很有趣的问题。2.对此可能的解释就是上面的测试都是在150kHz下测试的等效电阻，而不是静态测试的电阻； 3.在两个色环电感相互之间后耦合的时候，变化的磁场会影响电感内部线圈电流流动的变化，比如集肤效应的变化，从而影响对应的电阻；4.真实原因有待验证。
▓ 补充说明2：
在近朱者赤，近墨者还是赤验证了关于小型色环电感相互靠近时，串联电感与互感之间的影响。

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李华

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