《電感應用分析精粹》構思,《電容應用分析精粹》姊妹篇


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(雖名為“電感”,但名為“磁性元件”更合適,因為它包含所有以電感原理為基礎的元器件,如變壓器、共模扼流圈、電流互感器、鐵氧體磁珠等等)

 

問一句:你覺得電感應用難不難?

 

有人說:不難呀,確定好電流I與電感量L這兩個參數就行了,我設計過的很多電路板卡上都有幾個單片式開關電源芯片呢,電感器都是我選型的,一人搞定,量產KK級,高級工程師這個級別肯定有我的一畝三分地!

也有人說:有一定難度,我覺得磁性元件相對不怎么容易掌握,很多概念不如電容器那么容易理解,在開關電源應用中,總覺得沒有掌握磁性元件設計上本質的東西,基本都是參考別人現有東西來設計,但很多本質上的“為什么”說不上來,感覺捉摸不透。

 

真就應了那句老話:外行看熱鬧,內行看門道!如果你屬於第一類人,那么只能跟你說:你對電感的理解只是表面的(我不會說你根本不懂電感)!如果你屬於第二類人,我想跟你說:你這個階段只需要一本好書來理一下思路即可,對,就是這一本!JJ

 

不少讀者看了《電感》系列已發布的章節,覺得這個寫作思路很不錯,挺有意思的,建議寫一本書整合一下,事實上,我也覺得這個思路是不錯的!(不要打我)。然而,電感器與電容器在實際應用中的幾點差異會影響寫作構思(讀者定位):

 

其一:電感器應用人群種類相對會比較少(不是說數量少,而是說人群相對比較集中)。可以這么說,大多數電子產品設計過程中,工程師可能(可以)很少或沒有使用電感器,但恐怕不存在不使用或很少使用電容器的情況,換言之,在絕大多數電路中,電容器都是不可或缺的,而電感器則不然(用電源模塊的不算)。在所有電子工程師當中,除了開關電源設計工程師,還有多少人真正設計過電感器呢?相對會比較少!如果問你:電感器除了應用在開關電源中,你還見過其它應用場合嗎?估計少部人可能會想到電感三點式振盪電路,但在項目中有真正使用案例的仍然極少。哦,對了,磁珠也算是電感器,但使用成品磁珠的場合,恐怕比自己繞制磁珠的應用要多得多吧?

 

換言之,這本書首先要把開關電源工程師吸引過來。有人說:寫一本開關電源的書吧!可以寫,但意義並不是太大,因為同類圖書實在是太多了,而且國外也有幾本經典的,多寫無益,更重要的是:我想寫不一樣的書。然而,寫不一樣的書是非常耗費精力的,比如,為了讀者更輕松地理解很多概念,可能要想出很多形象的比喻來對比描述,這並不是張口吃飯那么容易,這也是我早就提到過的:讀者讀起來越輕松、越覺得精彩、越想看后續章節,相應筆者需要花費的心思就更多。

 

從電感的角度講解開關電源中諸多相關看似神秘的內容是一種很有趣的事,而且我還沒有看到有類似的圖書!事實上,開關電源只不過是講解電感器的一種工具(電感在開關電源中有各種經典的應用),本書主要側重以電感原理制作而成的各種磁性元件的相關知識,這些內容都是放之四海皆准的,只要你想了解電感器相關應用知識,這本書里面就有,你並不一定得從事開關電源設計這項工作。

 

其二:電感器有成品與定制(自制)兩種方式。電容器幾乎是不會有自己制作的情況,而電感器則不然,這帶來的直接后果是:很多人在工作中幾乎都是使用成品電感,只要按額定電流I與電感量L選型即可,不會涉及到電感設計原理性的知識,而另一些人則更關注如何選擇磁芯,如何確定繞線匝數,如何使設計變壓器的銅損與鐵損達到平衡等等,這是兩個不同層面的內容,而前一類人對這些知識幾乎不會有什么興趣。

當你對一個設計消費類電子產品(如平板電腦、手機、電子辭典等等)的工程師大講特講電感或變壓器的設計,並且深深為自己的技術水平而感到自豪時,然而,恐怕他鳥都不想鳥你,任你是多大的一只牛也沒用!因此,全書的構思還是要考慮到這兩類工程師的需求,比如,講解開關電源的電感器設計時,我們會根據需求來設計相應的電感器,但是確定磁芯種類與圈數之后就到此為止,至於后續如何繞制,線徑如何等等,本書不再贅述。當然,講解電感器設計也是為“理解電感器”服務的,這就是本書的主要目的:側重講解磁場中的基礎原理性知識,這也是本書始終重視的內容

 

其三:磁性元件相對電容器更難寫一些,圖也並不好畫(都是曲線),當然,這並不是問題,只不過時間上多消耗一些而已。更難的是,很多概念並不如電場那樣容易理解。寫電感器相關知識必然會涉及到磁場相關內容,我不想寫與數學方程式太過相關的東西,反正你肯定也不會感興趣,我只會用平民化的語言來寫一些老百姓能看懂的東西,將磁場理論中的內容與實際電感設計聯系起來。

 

我從來沒想過要寫一本“正正經經”的教材式圖書,什么畢奧-薩伐爾定律、高斯定理,書里有是有,但可能會以穿插的形式介紹的,比如,我介紹一個很容易理解的現象,然后告訴你:其實這就是XX定律,讓你有生不逢時的感覺,如果早出生百十年,也許某個定律可能就叫做“YY定律”(YY就是你的名字),換言之,你可以拿這本書作為磁場教材的輔助讀物,前提是你對磁場或電感應用相關概念的物理意義有着極大的興趣,如果你只是想做道題拿個學分,建議不要入坑,實在是太危險!

 

我講的是這些東西:電感器為什么能夠儲能?電感器儲存的能量是什么?磁性元件儲存的能量在哪里?為什么要給磁芯開氣隙?為什么不從一開始就選擇低磁導率的磁芯,而是選擇給高磁導率的磁芯開氣隙呢?你能說出磁場強度H與磁感應強度B的物理意義嗎?磁場在講解磁感應強度B,但它到底是什么東西?它與能量的儲存大小又有什么關系?為什么磁芯飽和時磁感應強度B最大,而電感儲存的能量卻最小呢?漏感是怎么形成的?這是怎么樣影響電路工作的?為什么說變壓器次級可以開路,而電流互感器卻不可以?為什么有那么多種類的磁芯?同類型磁芯還有多種不同磁導率的意義在哪里?磁導率竟然是個復數?我勒個去,那我就來用簡單形象的方法幫你理解這個嚇唬人的復數磁導率,一點都不難,等等。

 

凡此種種,不一而足,然而只要從本質出發去理解,你會發現很多問題的共通答案其實就只有一個,而其它更多的問題只是它的外在表現

 

簡單的說,本書主要側重如何形象地理解或應用電感相關的概念,按照公眾號中的思路一篇篇地講下去,這種概念的理解對於絕大多數人都是適合的,本書的終極目標是:讓每個與電感打交道的工程師人手一本,這看起來很狂妄,然而,我得試試,人生難得幾回博呀!(開玩笑的,哈哈,不過夢想還是要有的,萬一實現了呢)

 

這里仍然要提一句:我不能保證本書是最權威的,然而它理應是最容易理解!讓我們拭目以待吧,么么噠~~

 

哦,對了,還有時間的問題,恐怕得明年才能完成了,么么噠~~

 


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