新型數(shù)字控制可變電感的研究與設計

【摘 要】就現(xiàn)目前的大規(guī)模集成電路中電感元件的電感量通過數(shù)字化進行調(diào)節(jié)是非常麻煩的。因此就迫切希望研究出新型的能夠數(shù)字化調(diào)節(jié)電感量顯得尤為重要。本文就是就新型數(shù)字控制可變電感提出自己的觀點以及意見。

【關鍵詞】電路 可變電感 數(shù)字控制 方法成果

新型的“數(shù)控可變電感”技術的原理主要就是對不同電感見存在的一種互感現(xiàn)象進行合理有效的利用，通過數(shù)字電位器以及調(diào)節(jié)與之相對應的信號進而使得電路能夠?qū)Ω綄俚碾姼猩系碾妱莶睿ㄒ簿褪请妷海┻M行控制工作。通過對電路附屬電感電壓大小的控制進而就對主電感相對應的電信號的特殊性質(zhì)進行改變，以實現(xiàn)最終的能夠通過數(shù)字化技術對電感量進行有效合理的控制。

現(xiàn)在大多數(shù)的企業(yè)依舊采用類如磁芯、銅芯、串聯(lián)互感以及滑動節(jié)點可調(diào)電感器等等的機械式的調(diào)節(jié)方式對電路中的電感元件進行控制，這些機械式的電路電感控制技術一般都是非自動的，除此之外還有一個缺點就是所控制的電感值于所需的電感值之間還是有一定的差距的，也就是說精確度是不夠的，這個缺點有時就是致命的。現(xiàn)有的一些方法就是可以通過電力電子技術，能夠?qū)崿F(xiàn)電感量電子調(diào)節(jié)技術。

一、電路

定義電路就是由若干的導線以及電氣電子部件共同所組成的導電回路就是電路，電路有直流以及交流之分。電路中通過的電流是直流就是直流電路；通過的是交流電就是交流電路。最為簡單的電路一般都包含有電源，負載，導線以及開關。電路又稱導電回路，電路中擁有兩種故障方式，短路以及斷路，造成短路的原因不止一種，其中一種就是一個電路中缺少負載，直接就在電源的正負兩極之間就直接連通的短路形式，這種情況是絕對不被允許發(fā)生的；還有一種的短路形式就是直接的接通了某個元件的兩端，電流在電路中的流動式會自主的盡可能的避免負載的，直接的接通某元件兩端的話，電流就不會再經(jīng)過負載而是直接由導線通過，這樣就導致該元件被短路了。斷路，在電路中，斷路是被允許發(fā)生的，斷路的話可能是由于電路中的某處出現(xiàn)了斷裂，導致電路不再是一個閉合的回路，這樣的結果并不會對電源造成損害，但是短路實惠損害電源以及電路中的負載的。

二、可變電感

電感，被當做是閉合回路中的一種屬性，由中學的物理知識可知，在某種的特定條件下，電場能夠產(chǎn)生磁場，反之，磁場也是能夠產(chǎn)生電場的。以線圈為例，在線圈中通過電流，線圈中就會產(chǎn)生感應磁場，但是產(chǎn)生的感應磁場又會產(chǎn)生感應電流，產(chǎn)生的感應電流對線圈中的原來的電流有一個抵制作用。通常我們都把這種電流以及線圈之間的相互作用存在的關系稱之為電的感抗，也就是所說的電感。

電感存在自感以及互感兩種情況，自感，字面上可以發(fā)現(xiàn)，是某一個單一的線圈，通過改變自身內(nèi)部的電流的大小或者方向，都會使得線圈周圍的磁場發(fā)生變化，這種的磁場變化現(xiàn)象能夠使得線圈本身能夠產(chǎn)生出感應電動勢，這就是線圈的自感現(xiàn)象?；ジ?，字面理解可得，不止一個的線圈，以兩個線圈為例，依舊是先使得其中的一個線圈里的電流發(fā)生變化，無論是改變大小還是方向均可，產(chǎn)生的磁場能夠?qū)α硗庖粋€線圈產(chǎn)生影響，我們稱之為這種影響為線圈的互感現(xiàn)象?；ジ杏写笥行?，自感線圈的自感以及兩個線圈的耦合程度是直接影響互感大小的原因。通過上述原理能夠制造出自感器?？勺冸姼校簿褪悄軌?qū)﹄娐分械碾姼械拇笮∵M行改變行為?？梢酝ㄟ^可變電感器實現(xiàn)這一目標。振蕩線圈、行振蕩線圈、行線性線圈、頻率補償線圈以及阻波線圈等等都是比較常見的一些可調(diào)電感器。以振蕩線圈為例，該線圈一般都在半導體收音機中同可變電容器儀器共同組成振蕩電路，通過改變磁帽與線圈之間的距離進而對線圈的電感量進行改變。

三、數(shù)字控制技術

一般指的就是根據(jù)工作的需要，程序員事先就把編好的程序輸入到計算機中，通過計算機來加工所需生產(chǎn)產(chǎn)品的過程。在現(xiàn)代工業(yè)中，數(shù)控技術以及設備點的非常的重要，作為現(xiàn)代工業(yè)的制造基礎，評定一個國家的綜合國力以及經(jīng)濟發(fā)展狀況，數(shù)控技術是一個非常重要的衡量標準，對一個國家的國際地位有著直接的影響。在21世紀，智能化系統(tǒng)的配備是數(shù)控系統(tǒng)的必要條件之一。智能化是多方面的，要求智能化加工的效率以及加工的質(zhì)量等等。

四、新型數(shù)字控制可變電感的研究與設計

由一般的電路知識可得，當靠近兩個都有電流通過的電感的時候，兩個感應磁場都會對對方產(chǎn)生一定的影響，進而改變兩個電感的特殊的性質(zhì)，也就是我們常說的互感現(xiàn)象。根據(jù)實驗，我們發(fā)現(xiàn)，通過將一個數(shù)字可控放大器設計出來，放大主電感的電壓，并且還以此作為一種驅(qū)動的信號，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化控制電感參數(shù)了。等效電感的大小直接由數(shù)字可控放大器放大的倍數(shù)決定，若想實現(xiàn)等效電感的電感量控制系統(tǒng)，可以設計出一種電壓跟隨器電路，該電路的功能主要就是對輸入的阻抗進行提高，進而就能夠有效的降低上一級的電路的負擔。跟隨器電路有著結構簡單，不會對等效電感產(chǎn)生不利影響作用的好處。接下來就是數(shù)字電位器電路，數(shù)字電位器的功能比較單一，只能夠?qū)﹄妷哼M行分壓作用，可供調(diào)節(jié)的系數(shù)過小，實際生產(chǎn)過程中，數(shù)字電位器很難滿足要求，為解決上述問題，可以利用比例運算電路，通過放大數(shù)字電位器的輸出信號，進而就能夠獲得附屬電感上的加載電壓了，同相比例運算電路，輸出電壓歲輸入電壓的增大而增大，并且兩者具有相同的相位。功率放大電路，通過上述工作之后，把一個變化系數(shù)確定出來，用功率放大電路放大電路的輸出功率，該電路知識對電流的輸出能力進行提高，進而對較重的負荷進行驅(qū)動，也不具備復雜的結構。完成了上述的工作之后需要對電路的有效性進行驗證，對與對應的電感智的測定可通過諧振頻率法來實現(xiàn)。

五、總結

設計出的新型數(shù)控可變電感能夠改善傳統(tǒng)的機械師的可變電感器的不足的地方，并且并不具備較為復雜的結構，設計起來也是比較靈活的，因此，在未來，數(shù)控可變電路必將成為主導。

參考文獻：

[1] 劉漫霞；張輝； 陳古典； 龔文 一種新型數(shù)控可變電感的研究與設計[J] 電子器件 2012-08-20

[2] 宋春華 數(shù)控技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J] 裝備制造技術 2011-03-15

作者簡介：

姜朝輝（1969.5- ），男（漢族），北京市西城區(qū)人，大專，主要研究方向：數(shù)字控制與集成電路