工字電感在電路中起到的作用是跟插件電感的作用是有區(qū)別的，工字電感使用的額定電流會比一般的插件電感要大，因為工字電感的線徑也比較粗，在實際電路中電感的具有抗干擾的作用，工字電感的頻率特性具有一定的工作范圍，工字電感對比其他的插件電感具有一定的優(yōu)勢，因為體積小、高Q值、低損耗、是電路中的一個重要組成部分，在電路中占用的空間也相對的比較小，更適合安裝和便于電路中的使用，而且電感量的范圍比較廣，可根據(jù)客戶要求的感量生產(chǎn)。
電路中對電感的要求多比較嚴格，因為電感對電路板起到的作用比較大，工字電感的套管一般是用PVC或者是UL的套管，一般常用的是小型的立式電感高Q值,安裝空間小;用PVC或高溫阻燃UL套管保護;特殊出腳設計,不易產(chǎn)生開路斷路現(xiàn)象;工字電感用于電源交直流變換濾波,開關電源濾波。
工字電感的結構組成
工字電感線圈一般由磁心或鐵心、骨架、繞線組、屏蔽罩、封裝材料等組成:
1．工字電感的骨架是由銅芯線圈的繞線支架的。工字電感是電子電路或裝置的屬性之一，指的是：當電流改變時，因電磁感應而產(chǎn)生抵抗電流改變的電動勢一些體積較大的固定式電感器或可調式電感器（如振蕩線圈、阻流圈等），常用的工字電感被視為軸向電感的立式版，應用方便與軸向電感類似，但是常用工字電感可以擁有更大的體積的電感類型，電流自然也能得到一定的應用提升；大多數(shù)是將漆包線（或紗包線）直接繞在骨架上，再將磁心或銅心、鐵心等裝入骨架的內(nèi)腔，以提高其電感量。骨架通常是采用塑料、膠木、陶瓷制成，根據(jù)實際需要可以制成不同的形狀。小型電感線圈（例如工字電感）一般不使用骨架，而是直接將漆包線繞在磁芯上。
空心電感線圈（也稱脫胎線圈或空心線圈，多用于高頻電路中）不用磁心、骨架和屏蔽罩等，而是先在模具上繞好后再脫去模具，并將線圈各圈之間拉開一定距離。
2．繞組是指具有規(guī)定功能的一組線圈，它是工字電感的基本組成部分。
繞組有單層和多層之分。單層繞組又有密繞（繞制時導線一圈挨一圈）和間繞（繞制時每圈導線之間均隔一定的距離）兩種形式；多層繞組有分層平繞、亂繞、蜂房式繞法等多種。
3．磁心與磁棒磁心與磁棒一般采用鎳鋅鐵氧體（NX系列）或錳鋅鐵氧體（MX系列）等材料，它有“工”字形、柱形、帽形、“E”形、罐形、環(huán)形等多種形狀。
4．鐵心材料主要有硅鋼片、坡莫合金等，其外形多為“E”型。
5．屏蔽罩為避免有些電感線圈在工作時產(chǎn)生的磁場影響其它電路及元器件正常工作，就為其增加了金屬屏幕罩（例如半導體收音機的振蕩線圈等）。采用屏蔽罩的電感器，會增加線圈的損耗，使Q值降低。
6．封裝材料有些電感器（如色碼電感器、色環(huán)電感器等）繞制好后，用封裝材料將線圈和磁心等密封起來。封裝材料采用塑料或環(huán)氧樹脂等。
工字電感的產(chǎn)品特點:具有高功率及高磁飽和性，低阻抗、體積小的特點。工字電感不僅體積小，且安裝便捷屬于插件型電感，占用空間??；高Q值因素；分布電容較小；自共振頻率較高；特殊導針結構，不易產(chǎn)生閉路現(xiàn)象；用PVC或UL熱縮套管保護；并可用于自動插件機器；應用較為廣泛。工字電感的定義工字電感是我們在插件作業(yè)中會經(jīng)?？匆婋娮釉骷械囊环N；一般是在工字磁芯上，根據(jù)不同參數(shù)要求進行繞線圈，并有引出兩個引腳，這樣制成的電感叫做工字電感。
工字電感不僅體積小，且安裝便捷屬于插件型電感，占用空間?。桓?/span>Q值因素；分布電容較小；自共振頻率較高；特殊導針結構，不易產(chǎn)生閉路現(xiàn)象；用PVC或UL熱縮套管保護；并可用于自動插件機器；應用較為廣泛。電感是導線內(nèi)通過交流電流時，在導線的內(nèi)部周圍產(chǎn)生交變磁通，導線的磁通量與生產(chǎn)此磁通的電流之比。
當電感中通過直流電流時，其周圍只呈現(xiàn)固定的磁力線，不隨時間而變化；可是當在線圈中通過交流電流時，其周圍將呈現(xiàn)出隨時間而變化的磁力線。根據(jù)法拉弟電磁感應定律－－－磁生電來分析，變化的磁力線在線圈兩端會產(chǎn)生感應電勢，此感應電勢相當于一個“新電源”。當形成閉合回路時，此感應電勢就要產(chǎn)生感應電流。由楞次定律知道感應電流所產(chǎn)生的磁力線總量要力圖阻止磁力線的變化的。磁力線變化來源于外加交變電源的變化，故從客觀效果看，電感線圈有阻止交流電路中電流變化的特性。電感線圈有與力學中的慣性相類似的特性，在電學上取名為“自感應”，通常在拉開閘刀開關或接通閘刀開關的瞬間，會發(fā)生火花，這自感現(xiàn)象產(chǎn)生很高的感應電勢所造成的。
總之，當電感線圈接到交流電源上時，線圈內(nèi)部的磁力線將隨電流的交變而時刻在變化著，致使線圈產(chǎn)生電磁感應。這種因線圈本身電流的變化而產(chǎn)生的電動勢 ，稱為“自感電動勢”。
由此可見，電感量只是一個與線圈的圈數(shù)、大小形狀和介質有關的一個參量，它是電感線圈慣性的量度而與外加電流無關。
工字電感器的作用
電感線圈阻流作用：
電感線圈線圈中的自感電動勢總是與線圈中的電流變化抗。電感線圈對交流電流有阻礙作用,阻礙作用的大小稱感抗XL，單位是歐姆。它與電感量L和交流電頻率f的關系為XL=2πfL,電感器主要可分為高頻阻流線圈及低頻阻流線圈。
調諧與選頻作用：
電感線圈與電容器并聯(lián)可組成LC調諧電路。即電路的固有振蕩頻率f0與非交流信號的頻率f相等，則回路的感抗與容抗也相等，于是電磁能量就在電感、電容來回振蕩，這LC回路的諧振現(xiàn)象。諧振時電路的感抗與容抗等值又反向，回路總電流的感抗最小，電流量（指 f="f0"的交流信號），LC諧振電路具有選擇頻率的作用，能將某一頻率f的交流信號選擇出來。
工字電感器還有篩選信號、過濾噪聲、穩(wěn)定電流及抑制電磁波干擾等作用。是EMI的優(yōu)良對策。
通過以上對工字電感的性質工作原理及作用的介紹我們可以大概的了解了工字電感的相關特性及應用廣泛；可用于車載GPS、車載DVD、電源設備、錄影機、液晶電視顯示屏、個人電腦、家用電器、辦公自動設備、手機、游戲機、玩具、數(shù)碼產(chǎn)品、安防技術設備等多個領域
工字電感目前有三種：軸向插件型電感、常用工字電感、貼片型工字電感
軸向型電感（VC型電感）主要用于EMI的抑制上，該電感可以有較大的體積可以承受較大之電流；
常用工字電感（PK型電感）：被視為軸向電感的立式版，應用方便與軸向電感類似，但是常用工字電感可以擁有更大的體積的電感類型，電流自然也能得到一定的應用提升；
貼片功率型電感（CD型電感）：該電感原形也是工字電感，安裝類型為貼片安裝，在貼片電感類型中，該電感具有較高的飽和能力，且結構簡單，也是所有貼片系列中成本之電感；電感（inductance）是電子電路或裝置的屬性之一，指的是：當電流改變時，因電磁感應而產(chǎn)生抵抗電流改變的電動勢（EMF，electromotive force）。
電路中的任何電流，會產(chǎn)生磁場，磁場的磁通量又作用于電路上。依據(jù)楞次定律，此磁通會借由感應出的電壓（反電動勢）而傾向于抵抗電流的改變。磁通改變量對電流改變量的比值稱為自感，自感通常也就直接稱作是這個電路的電感。具有電感性的裝置稱為電感器（inductor，中文里一般也簡稱電感），電感器通常是一線圈，可以聚集磁場。（自感是互感的特例）
電感線圈在電路中的作用
基本作用：濾波、振蕩、延遲、陷波等
形象說法：“通直流，阻交流”
通直流：所謂通直流就是指在直流電路中，電感的作用就相當于一根導線，不起任何作用。
阻交流：在交流電路中，電感會有阻抗，即XL，整個電路的電流會變小，對交流有一定的阻礙作用。
細化解說：在電子線路中，電感線圈對交流有限流作用，它與電阻器或電容器能組成高通或低通濾波器、移相電路及諧振電路等；
電感線圈的作用是阻礙電流的變化，但是這種作用與電阻阻礙電流流通作用是有區(qū)別的。
電阻阻礙電流流通作用是以消耗電能為其標志，而電感阻礙電流的變化則純粹是不讓電流變化，當電流增加時電感阻礙電流的增加，當電流減小時電感阻礙電流的減小。電感阻礙電流變化過程并不消耗電能，阻礙電流增加時它將電的能量以磁場的形式暫時儲存起來，等到電流減小時它也將磁場的能量釋放出來，以結果來說，就是阻礙電流的變化。
在產(chǎn)品數(shù)字電路EMC設計過程中，我們常常會使用到磁珠，我們就介紹一下磁珠濾波地原理以及如何使用
鐵氧體材料是鐵鎂合金或鐵鎳合金，這種材料具有很高的導磁率，他可以是電感的線圈繞組之間在高頻高阻的情況下產(chǎn)生的電容最小。鐵氧體材料通常在高頻情況下應用，因為在低頻時他們主要程電感特性，使得線上的損耗很小。在高頻情況下，他們主要呈電抗特性比并且隨頻率改變。實際應用中，鐵氧體材料是作為射頻電路的高頻衰減器使用的。實際上，鐵氧體較好的等效于電阻以及電感的并聯(lián)，低頻下電阻被電感短路，高頻下電感阻抗變得相當高，以至于電流全部通過電阻。鐵氧體是一個消耗裝置，高頻能量在上面轉化為熱能，這是由他的電阻特性決定的。
鐵氧體磁珠與普通的電感相比具有更好的高頻濾波特性。鐵氧體在高頻時呈現(xiàn)電阻性，相當于品質因數(shù)很低的電感器，所以能在相當寬的頻率范圍內(nèi)保持較高的阻抗，從而提高高頻濾波效能。在低頻段，阻抗由電感的感抗構成，低頻時R很小，磁芯的磁導率較高，因此電感量較大，L起主要作用，電磁干擾被反射而受到抑制;并且這時磁芯的損耗較小，整個器件是一個低損耗、高Q特性的電感，這種電感容易造成諧振因此在低頻段，有時可能出現(xiàn)使用鐵氧體磁珠后干擾增強的現(xiàn)象。在高頻段，阻抗由電阻成分構成，隨著頻率升高，磁芯的磁導率降低，導致電感的電感量減小，感抗成分減小但是，這時磁芯的損耗增加，電阻成分增加，導致總的阻抗增加，當高頻信號通過鐵氧體時，電磁干擾被吸收并轉換成熱能的形式耗散掉。
鐵氧體抑制元件廣泛應用于印制電路板、電源線和數(shù)據(jù)線上。如在印制板的電源線入口端加上鐵氧體抑制元件，就可以濾除高頻干擾。鐵氧體磁環(huán)或磁珠專用于抑制信號線、電源線上的高頻干擾和尖峰干擾，它也具有吸收靜電放電脈沖干擾的能力。
使用片式磁珠還是片式電感主要還在于實際應用場合。在諧振電路中需要使用片式電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時，使用片式磁珠是的選擇。片式磁珠和片式電感的應用場合：片式電感：射頻(RF)和無線通訊，信息技術設備，檢波器，汽車電子，蜂窩電話，尋呼機，音頻設備，PDAs(個人數(shù)字助理)，無線遙控系統(tǒng)以及低壓供電模塊等。片式磁珠：時鐘發(fā)生電路，模擬電路和數(shù)字電路之間的濾波，I/O輸入/輸出內(nèi)部連接器(比如串口，并口，鍵盤，鼠標，長途電信，本地局域網(wǎng))，射頻(RF)電路和易受干擾的邏輯設備之間，供電電路中濾除高頻傳導干擾，計算機，打印機，錄像機(VCRS)，電視系統(tǒng)和手提電話中的EMI噪聲抑止。
磁珠的單位是歐姆，因為磁珠的單位是按照它在某一頻率產(chǎn)生的阻抗來標稱的，阻抗的單位也是歐姆。磁珠的DATASHEET上一般會提供頻率和阻抗的特性曲線圖，一般以100MHz為標準，比如是在100MHz頻率的時候磁珠的阻抗相當于1000歐姆。針對我們所要濾波的頻段需要選取磁珠阻抗越大越好，通常情況下選取600歐姆阻抗以上的。
另外選擇磁珠時需要注意磁珠的通流量，一般需要降額80%處理，用在電源電路時要考慮直流阻抗對壓降影響。
電感和電阻同屬于被動元件，只有通過電流時,才會工作，電感的作用是將交流轉換為直流,然后濾除一部分雜訊波,讓平穩(wěn)的波通過,電感的制作目前重要是以手工為主,屏蔽電感的組裝要依靠治具,否則會讓公差加大。檢測主要是通過LCR數(shù)字電橋或其他阻抗分析儀，分為物理測試和環(huán)境測試。電感的主要參數(shù)有：電感量、電流、電阻。電阻通常是容易被忽略的，因為電阻是個耗能元件，它的值對電流沒有什么大的影響，只是隨著過多的熱量流失，就產(chǎn)生了大量的無用功。有些客戶會對電阻有要求，大多數(shù)情況之下，只要不是相差太多，就沒有大的影響。
和電感一樣,電阻也是被動元件。電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可說它是一個耗能元件，電流經(jīng)過它就產(chǎn)生熱能。電阻在電路中通常起分壓分流的作用，對信號來說，交流與直流信號都可以通過電阻。通常來說，使用萬用表可以很容易判斷出電阻的好壞：將萬用表調節(jié)在電阻擋的合適擋位，并將萬用表的兩個表筆放在電阻的兩端，就可以從萬用表上讀出電阻的阻值。應注意的是，測試電阻時手不能接觸到表筆的金屬部分。但在實際手機維修中，很少出現(xiàn)電阻損壞，除少數(shù)機型的一些電阻外，也很少去關心電阻的阻值。著重注意的是電阻是否虛焊，脫焊。
當一個電感被擊穿之后，就成了電阻。
該電路的核心器件是集成壓控振蕩器芯片MC1648 ，利用其壓控特性在輸出3 腳產(chǎn)生頻
率信號，可間接測量待測電感LX 值，測量精度極高。
BB809 是變?nèi)荻O管，圖中電位器VR1 對+15V 進行分壓，調節(jié)該電位器可獲得不同的
電壓輸出，該電壓通過R1 加到變?nèi)荻O管BB809 上可獲得不同的電容量。測量被測電感LX
時，只需將LX 接到圖中A、B 兩點中，然后調節(jié)電位器VR1 使電路諧振，在MC1648 的3
腳會輸出一定頻率的振蕩信號，用頻率計測量C 點的頻率值，就可通過計算得出LX 值。
電路諧振頻率：
式中諧振頻率f0 即為MC1648 的3 腳輸出頻率值，C 是電位器VR1 調定的變?nèi)荻O管
的電容值，可見要計算LX的值還需先知道C 值。為此需要對電位器VR1 刻度與變?nèi)荻O管
的對應值作出校準。
為了校準變?nèi)荻O管與電位器之間的電容量，我們要再自制一個標準的方形RF（射頻）
電感線圈L0。該標準線圈電感量為0.44μH。校準時，將RF 線圈L0 接在
調節(jié)電位器VR1 至不同的刻度位置，在C 點可測量出相對應的測量值，再根據(jù)上面諧振公式可算出變?nèi)荻O管在電位器VR1 刻度盤不同刻度的電容量 電感是電子電路阻止電流改變的一種性質。注意“改變”一詞的物理意義，這點非常重要，有點像力學中的慣性。一個電感線圈被用在磁場中儲存能量，你會發(fā)現(xiàn)這個現(xiàn)象非常重要。為了理解電感的概念，必須了解三個物理現(xiàn)象：
（1）當一個導體相對磁場運動時，導體中會感生電流。從而在導體的兩端會產(chǎn)生感生電動勢。
（2）當導體處在變化的磁場中，導體內(nèi)部會產(chǎn)生感生電流。像種情況一樣，導體內(nèi)也會產(chǎn)生感生電動勢。
（3）當導體中有電流流動時，導體周圍會產(chǎn)生磁場。
根據(jù)楞次定律．電路中的感生電動勢是描述電路中抵消或補償其自身的增加或減少的一個物理量。從這個原理出發(fā)，會有以下效應：
（1）無論導體和磁場發(fā)生相對運動還是磁場變化，都會產(chǎn)生感生電流。感生電流的方向是其激發(fā)的磁場與原磁場的變化趨勢相反的方向。
（2）導體中電流改變時，由此電流激發(fā)的磁場會發(fā)生變化，磁場的變化會感生新的電流以阻礙原電流的變化。
（3）由電流變化感生的電動勢與產(chǎn)生電流變化的電勢的極性相反。
電感的單位是亨E［利］（H）。如果導體中的電流以IA／s的速率變化，會感生IV的電動勢，那么此導體的電感就為1H。這個關系可以表示為:
V=L(ΔI/Δt)
式中，V為感生的電動勢，V；L為電感，H；r為電流，A；t為時間，s；△為微小改變量。
亨E［利］這個單位適用于在直流電源供電的連續(xù)濾波腔體中使用的電感器，但對于射頻和中頻電路來說，它的量綱太大了。在這些電路中通常使用的是輔助單位毫亨（mH）和微亨（μH）。它們之間的換算關系是：
1H=1000mH=1000000μH
所以，
1mH＝10-3H， 1μH＝10-6H
這里有一個值得注意的現(xiàn)象叫做自感：當電路中的電流變化時，電流激發(fā)的磁場也相應變化。磁場的變化會感生一個反向電流阻礙原電流的變化。這個感生電流也會產(chǎn)生一個電動勢，稱作反向電動勢。和其他形式的電感一樣，自感的單位也是亨E［利］和它的輔助單位。
雖然電感的概念涉及一系列現(xiàn)象，但是單獨使用時通常是指自感。所以，本章中的討論除非特別說明（比如互感等），電感都是指自感。不過要記住：該專業(yè)術語擁有比一般理解更多的含義電感的制作原材料有磁芯、銅線、骨架等，而一款電感的制作決定性左右的是磁芯的選擇，下面我們詳細介紹一下主要幾款磁芯的特性
1.鐵粉芯
鐵粉芯主要為一種軟磁鐵粉芯，主要采用純鐵粉加入絕緣劑、粘結劑，通過擠壓成型而得，一般的初始導磁率為75以下，該產(chǎn)品有很高的飽和磁通密度，一般產(chǎn)品由于表面電阻較小，因此不太適用200KHz以上的電路，單隨之技術的進步，也不斷出現(xiàn)高頻材料。鐵粉芯一般用于功率型的磁環(huán)電感較常用在各種開關電源上
2.鎳鋅鐵芯
鎳鋅鐵芯主要是一種軟磁鐵氧體磁芯，鎳鋅磁芯一般的初始導磁率為5~1500，該磁芯一般用于中高頻電路上，由于具有較高的表面電阻（100MΩ以上）
鎳鋅磁芯的用途：
抗EMI鐵氧體：EMI材料依靠磁損和電損來吸收電磁能量，以吸收干擾電磁波，因此一般要求在10~100MHz條件下有較高的阻抗，一般用于磁珠；
選頻濾波電感:該類材料一般要求損耗低，溫度系數(shù)低，居里溫度高，高頻特性好等，一般用于色環(huán)電感等。
扼流電感和功率電感：該磁芯一般要求有飽和磁通量大，居里溫度高等特點，一般應用于 磁棒電感、部分工字電感軸向電感；
3.錳鋅磁芯
錳鋅磁芯同樣是一種軟磁磁芯，具有較高的初始導磁率（2000~15000），該產(chǎn)品表面電阻低，且初始導磁率越高表面電阻越低，故此一般使用在1MHz以下電路。
主要用途
該材的初始導磁率一般在2000~3000左右，有很高的飽和磁通密度，較低的損耗，是100KHz左右最理想的功率電感磁芯之一；一般使用于磁環(huán)共模電感等
4.鐵合金
鐵合金材料改進了鐵粉芯的缺點，強化了鐵粉芯的優(yōu)點，一般應用于要求非常高的磁環(huán)功率電感中
5.非晶合金材料
具有高初始導磁率（50000~60000），高飽和，低損耗等特性，一般用于要求非常高才使用；電動機作為一種拖動機械因具有結構簡單、價格低廉、使用維護方便等優(yōu)點，在國民經(jīng)濟各個方面被廣泛采用。在當代，隨著電子技術的發(fā)展和智能電動機保護器技術的成熟而普及率越來越高。
智能電動機保護器采用了微處理器技術，不僅解決了傳統(tǒng)的熱繼整定粗糙、不能實現(xiàn)斷相保護，重復性差、測量參數(shù)誤差大的缺點。保護器通過電流來判斷斷相故障，軟件模擬熱積累過程的方法來實現(xiàn)過載保護等方法保證了電機的可靠運行，而微處理器強大的擴展性包括開關量輸入、繼電器輸出，4~20mA變送輸出、 RS485通訊等很好的滿足了控制系統(tǒng)的“四遙”功能。
電動機保護器提高了電動機運行的可靠性和系統(tǒng)智能化要求，因此保護器的可靠運行起著舉足輕重的作用，同時也對保護器抗外界干擾提出了比較現(xiàn)實的要求。下面就從硬件和軟件兩個方面提出可靠性設計。
2 硬件可靠性設計
2.1 微處理的選擇
采用Freescale公司的高性能處理器MC9S08AW60。MC9S08AW60是Freescale公司一款基于S08內(nèi)核的高度節(jié)能型處理器，是認可用于汽車市場的微控制器?？蓱迷诩译?、汽車、工業(yè)控制等場合，具有業(yè)內(nèi)的EMC性能。
2.2 電源端濾波處理
利用電磁原理進行硬件電路濾波是提高保護器EMC的有效方法。經(jīng)熱敏電阻t、壓敏電阻RV1、電感L1、L2、差模電容C1、共模電感 L3、共模電容C2、C3組成的兩級濾波處理，很好的隔離了由于電源端的輸入和輸出干擾。PTC熱敏電阻器的主要用于過流過熱保護，直接串在負載電路中，在線路出現(xiàn)異常狀況時，能夠自動限制過電流或阻斷電流，當故障排除后又恢復原態(tài)，俗稱“萬次保險絲”。根據(jù)線路的工作電流來確定選擇。壓敏電阻主要用于吸收各種操作浪涌及感應雷浪涌過壓保護，以防止這類過電壓干擾或損壞各種電路元件。根據(jù)設計經(jīng)受的浪涌電壓按照允許使用電壓和通流容量來選擇。其中，L1、L2、C1為抑制差模干擾，L3、C2、C3為抑制共模干擾。L1、L2鐵芯應選擇不易飽和的材料及M-F特性優(yōu)良的材料。按照IEC-380 安全技術指標推薦，圖中元件參數(shù)的選擇范圍為：C1=0.1~2uF；C2、C3=2.2~33uF；L3為幾個或幾十毫亨，隨工作電流不同而取不同的參數(shù)值。
按照下面公式計算C2、C3的容量：
Ii=2πfCyU
式中：Ii───允許的交流漏電流
f───電源頻率；
信號端處理
諧波和電磁輻射干擾會導致保護器誤動作，使電氣儀表計量不準確，甚至無法正常工作。在電動機控制回路中產(chǎn)生該類干擾源為變頻器和現(xiàn)場對講機。解決的方法有：一是信號輸入線膠合，膠合的雙膠線能降低共模干擾，由于改變了導線電磁感應的磁通方向，使其感應互相抵消。二是內(nèi)部線路處理。如下圖，采用雙差分輸入的差動放大器，具有很高的共模抑制比。在輸入回路中接RC濾波器、信號的輸入和輸出端使用專用器件、降低輸入輸出阻抗、可靠接地和合理的屏蔽等措施。
信號處理電路
2.4 保護輸出端處理
輸入輸出端采用光電隔離的方法，也是可以消除共模干擾，同時在保護繼電器的的輸出端并接壓敏電阻，有效的提高了繼電器的壽命，也降低了由于外部接觸器動作對內(nèi)部的干擾?？紤]到客戶使用控制電壓的不確定性和接觸器線圈容量，確認使用MYG14D821。
保護輸出電路
2.5 外部存儲技術和看門狗保護電路
使用外置存儲芯片X25043，SPI接口。微處理器內(nèi)置SPI控制模塊，方便的與該芯片接口，外部存儲技術保證了運行狀態(tài)和事件的記錄。低電壓復位和外部看門狗提高了保護器的可靠性。
.外置存儲器和看門狗電路
2.6 主體與顯示單元通過RS485連接
考慮到使用環(huán)境的特殊性和要求的多樣性，主體與顯示單元之間連接也采用RS485 Modbus-Rtu協(xié)議連接，提高了顯示與控制的可靠性。
3 軟件可靠性設計
3.1 實時多任務的調度
保護器起著保護電動機的重任，對它的要求是既不能誤動，也不能拒動，而且必須快速。實時多任務的調度實際是通過時間片的輪換實現(xiàn)宏觀上的多任務效果。對于保護器而言，存在著三個重要的任務，等間隔的交流采樣，根據(jù)算法得到穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)電量數(shù)據(jù)；根據(jù)得到的數(shù)據(jù)判斷故障，故障計時、清零和脫扣輸出；人機交互界面。下圖以一個周波T=20mS，32點采樣為例（考慮到快速除法），32次采樣總時間為3.2mS，數(shù)據(jù)計算時間為9.72mS， 計時0.36mS，則人機交互的時間為6.72mS。這樣的任務調度即滿足了保護實時性要求，又較快的響應了參數(shù)設置無接觸的位移傳感器，是對基于電位技術的位移傳感器的革命性改進，相比于過去復雜的應用，采用磁致伸縮技術的位移傳感器，無論在界面還是性能上，都有很大提升。您知道磁致伸縮技術的位移傳感器的運用技術嗎？首先要了解位移傳感器又稱為線性傳感器，把位移轉換為電量的傳感器。位移傳感器是一種屬于金屬感應的線性器件，傳感器的作用是把各種被測物理量轉換為電量它分為電感式位移傳感器，電容式位移傳感器，光電式位移傳感器，超聲波式位移傳感器，霍爾式位移傳感器。
在這種轉換過程中有許多物理量(例如壓力、流量、加速度等)常常需要先變換為位移，然后再將位移變換成電量。因此位移傳感器是一類重要的基本傳感器。在生產(chǎn)過程中，位移的測量一般分為測量實物尺寸和機械位移兩種。機械位移包括線位移和角位移。按被測變量變換的形式不同，位移傳感器可分為模擬式和數(shù)字式兩種。模擬式又可分為物性型（如自發(fā)電式）和結構型兩種。常用位移傳感器以模擬式結構型居多，包括電位器式位移傳感器、 電感式位移傳感器（見電感式傳感器）、自整角機、電容式位移傳感器（見電容式傳感器）、電渦流式位移傳感器（見電渦流式傳感器）、霍爾式位移傳感器等。數(shù)字式位移傳感器的一個重要優(yōu)點是便于將信號直接送入計算機系統(tǒng)（見數(shù)字式傳感器）。這種傳感器發(fā)展迅速，應用日益廣泛(見感應同步器、碼盤、光柵式傳感器、磁柵式傳感器)。
電位器式位移傳感器，它通過電位器元件將機械位移轉換成與之成線性或任意函數(shù)關系的電阻或電壓輸出。普通直線電位器和圓形電位器都可分別用作直線位移和角位移傳感器。但是，為實現(xiàn)測量位移目的而設計的電位器，要求在位移變化和電阻變化之間有一個確定關系。圖1中的電位器式位移傳感器的可動電刷與被測物體相連。物體的位移引起電位器移動端的電阻變化。阻值的變化量反映了位移的量值，阻值的增加還是減小則表明了位移的方向。通常在電位器上通以電源電壓，以把電阻變化轉換為電壓輸出。線繞式電位器由于其電刷移動時電阻以匝電阻為階梯而變化，其輸出特性亦呈階梯形。如果這種位移傳感器在伺服系統(tǒng)中用作位移反饋元件，則過大的階躍電壓會引起系統(tǒng)振蕩。因此在電位器的制作中應盡量減小每匝的電阻值。電位器式傳感器的另一個主要缺點是易磨損。它的優(yōu)點是：結構簡單，輸出信號大，使用方便，價格低廉。
磁致伸縮位移傳感器——通過非接觸式的測控技術精確地檢測活動磁環(huán)的絕對位置來測量被檢測產(chǎn)品的實際位移值的；該傳感器的高精度和高可靠性已被廣泛應用于成千上萬的實際案例中。
由于作為確定位置的活動磁環(huán)和元件并無直接接觸，因此傳感器可應用在極惡劣的工業(yè)環(huán)境中，不易受油漬、溶液、塵埃或其它污染的影響，IP防護等級在IP67以上。此外，傳感器采用了高科技材料和先進的電子處理技術，因而它能應用在高溫、高壓和高振蕩的環(huán)境中。傳感器輸出信號為絕對位移值，即使電源中斷、重接，數(shù)據(jù)也不會丟失，更無須重新歸零。由于元件是非接觸的，就算不斷重復檢測，也不會對傳感器造成任何磨損，可以大大地提高檢測的可靠性和使用壽命。
磁致伸縮位移傳感器，是利用磁致伸縮原理、通過兩個不同磁場相交產(chǎn)生一個應變脈沖信號來準確地測量位置的。測量元件是一根波導管，波導管內(nèi)的元件由特殊的磁致伸縮材料制成的。測量過程是由傳感器的電子室內(nèi)產(chǎn)生電流脈沖，該電流脈沖在波導管內(nèi)傳輸，從而在波導管外產(chǎn)生一個圓周磁場，當該磁場和套在波導管上作為位置變化的活動磁環(huán)產(chǎn)生的磁場相交時，由于磁致伸縮的作用，波導管內(nèi)會產(chǎn)生一個應變機械波脈沖信號，這個應變機械波脈沖信號以固定的聲音速度傳輸，并很快被電子室所檢測到。由于這個應變機械波脈沖信號在波導管內(nèi)的傳輸時間和活動磁環(huán)與電子室之間的距離成正比，通過測量時間，就可以高度精確地確定這個距離。由于輸出信號是一個真正的絕對值,而不是比例的或放大處理的信號,所以不存在信號漂移或變值的情況,更無需定期重標。
磁致伸縮位移傳感器是根據(jù)磁致伸縮原理制造的高精度、長行程絕對位置測量的位移傳感器。它采用非接觸的測量方式，由于測量用的活動磁環(huán)和傳感器自身并無直接接觸，不至于被摩擦、磨損，因而其使用壽命長、環(huán)境適應能力強，可靠性高，安全性好，便于系統(tǒng)自動化工作，即使在惡劣的工業(yè)環(huán)境下，也能正常工作。此外，它還能承受高溫、高壓和強振動，現(xiàn)已被廣泛應用于機械位移的測量、控制中。力學傳感器的種類繁多，如電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。
在了解壓阻式壓力傳感器時，我們首先認識一下電阻應變片這種元件。電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號的器件。它是壓阻式應變傳感器的主要組成部分之一。電阻應變片應用最多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密粘合在產(chǎn)生力學應變基體上，當基體受力發(fā)生應力變化時，電阻應變片也一起產(chǎn)生形變，使應變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應變片在受力時產(chǎn)生的阻值變化通常較小，這種應變片組成應變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路（通常是A/D轉換和CPU）顯示或執(zhí)行機構。
金屬電阻應變片的內(nèi)部結構
它由基體材料、金屬應變絲或應變箔、絕緣保護片和引出線等部分組成。根據(jù)不同的用途，電阻應變片的阻值可以由設計者設計，但電阻的取值范圍應注意：阻值太小，所需的驅動電流太大，同時應變片的發(fā)熱致使本身的溫度過高，不同的環(huán)境中使用，使應變片的阻值變化太大，輸出零點漂移明顯，調零電路過于復雜。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁干擾能力較差，一般均為幾十歐至幾十千歐左右。
電阻應變片的工作原理
金屬電阻應變片的工作原理是吸附在基體材料上應變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應變效應。
我們以金屬絲應變電阻為例，當金屬絲受外力作用時，其長度和截面積都會發(fā)生變化，其電阻值即會發(fā)生改變。假如金屬絲受外力作用而伸長時，其長度增加，而截面積減少，電阻值便會增大。當金屬絲受外力作用而壓縮時，長度減小而截面增加，電阻值則會減小。只要測出加在電阻的變化（通常是測量電阻兩端的電壓），即可獲得應變金屬絲的應變情況。
陶瓷壓力傳感器
抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個惠斯通電橋（閉橋），由于壓敏電阻的壓阻效應，使電橋產(chǎn)生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號，標準的信號根據(jù)壓力量程的不同標定為2.0/3.0/3.3mV/V等，可以和應變式傳感器相兼容。通過激光標定，傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時間穩(wěn)定性，傳感器自帶溫度補償0～70℃，并可以和絕大多數(shù)介質直接接觸。
陶瓷是一種公認的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動的材料。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達-40～135℃，而且具有測量的高精度、高穩(wěn)定性。電氣絕緣程度大于2kV，輸出信號強，長期穩(wěn)定性好。高特性、低價格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發(fā)展方向，在歐美有替代諸多類型傳感器的趨勢，在中國越來越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴散硅壓力傳感器。
擴散硅壓力傳感器
被測介質的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產(chǎn)生與介質壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，用電子線路檢測這一變化，并轉換輸出一個對應于這一壓力的標準測量信號。
藍寶石壓力傳感器
利用應變電阻式工作原理，采用硅-藍寶石作為半導體元件，具有的計量特性。
藍寶石系由單晶體絕緣體元素組成，不會發(fā)生滯后、疲勞和蠕變現(xiàn)象；藍寶石比硅更堅固，硬度更高，不怕形變；藍寶石有著非常好的彈性和絕緣特性，因此，利用硅-藍寶石制造的半導體元件，對溫度變化不，即使在高溫條件下，也有著很好的工作特性；藍寶石的抗輻射特性極強；另外，硅-藍寶石半導體元件，無p-n漂移，因此，從根本上簡化了制造工藝，提高了重復性，確保了高成品率。
用硅-藍寶石半導體元件制造的壓力傳感器和變送器，可在最惡劣的工作條件下正常工作，并且可靠性高、精度好、溫度誤差極小、性價比高。
表壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構成：鈦合金測量膜片和鈦合金接收膜片。印刷有異質外延性應變靈敏電橋電路的藍寶石薄片，被焊接在鈦合金測量膜片上。被測壓力傳送到接收膜片上（接收膜片與測量膜片之間用拉桿堅固地連接在一起）。在壓力的作用下，鈦合金接收膜片產(chǎn)生形變，該形變被硅-藍寶石元件感知后，其電橋輸出會發(fā)生變化，變化的幅度與被測壓力成正比。
傳感器的電路能夠保證應變電橋電路的供電，并將應變電橋的失衡信號轉換為統(tǒng)一的電信號輸出（4~20mA或0~5V）。在絕壓壓力傳感器和變送器中，藍寶石薄片與陶瓷基極玻璃焊料連接在一起，起到了彈性元件的作用，將被測壓力轉換為應變片形變，從而達到壓力測量的目的。
壓電式壓力傳感器
壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質一直存在，但溫度超過這個范圍之后，壓電性質完全消失（這個高溫就是所謂的“居里點”）。由于它隨著應力的變化電場變化微?。ㄒ簿驼f壓電系數(shù)比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應用。
現(xiàn)在壓電效應也應用在多晶體上，比如現(xiàn)在的壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。
壓電效應是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量，因為經(jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態(tài)的應力。
壓電傳感器主要應用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計。它具有結構簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經(jīng)得到了廣泛的應用，特別是航空和宇航領域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測量發(fā)動機內(nèi)部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于工業(yè)，例如用它來測量槍炮在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來測量大的壓力，也可以用來測量微小的壓力。
壓電式傳感器也廣泛應用在生物醫(yī)學測量中，比如說心室導管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因為測量動態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應用非常廣泛。共模干擾是EMC所面臨解決的大問題，共模電感是我們解決共模干擾最有力的元件!現(xiàn)在就簡單介紹一下共模電感的原理以及使用情況。
工字電感是一個以鐵氧體為磁芯的共模干擾抑制器件，它由兩個尺寸相同，匝數(shù)相同的線圈對稱地繞制在同一個鐵氧體環(huán)形磁芯上，形成一個四端器件，要對于共模信號呈現(xiàn)出大電感具有抑制作用，而對于差模信號呈現(xiàn)出很小的漏電感幾乎不起作用。原理是流過共模電流時磁環(huán)中的磁通相互疊加，從而具有相當大的電感量，對共模電流起到抑制作用，而當兩線圈流過差模電流時，磁環(huán)中的磁通相互抵消，幾乎沒有電感量，所以差模電流可以無衰減地通過。因此共模電感在平衡線路中能有效地抑制共模干擾信號，而對線路正常傳輸?shù)牟钅Ｐ盘枱o影響。
共模電感在制作時應滿足以下要求：
1)繞制在線圈磁芯上的導線要相互絕緣，以保證在瞬時過電壓作用下線圈的匝間不發(fā)生擊穿短路。
2)當線圈流過瞬時大電流時，磁芯不要出現(xiàn)飽和。
3)線圈中的磁芯應與線圈絕緣，以防止在瞬時過電壓作用下兩者之間發(fā)生擊穿。
4)線圈應盡可能繞制單層，這樣做可減小線圈的寄生電容，增強線圈對瞬時過電壓的而授能力。
通常情況下，同時注意選擇所需濾波的頻段，共模阻抗越大越好，因此我們在選擇共模電感時需要看器件資料，主要根據(jù)阻抗頻率曲線選擇。另外選擇時注意考慮差模阻抗對信號的影響，主要關注差模阻抗，特別注意高速端口。對于處理器供電電路，處理器從低負荷到滿負荷，電流的變化是非常大的。為了保證處理器能夠在快速的負荷變化中，不會因為電流供應異常而出現(xiàn)死機現(xiàn)象。處理器供電電路要求具有非?？焖俚拇箅娏黜憫芰?。供電電路中的場效應管(MOSFET管)、電感和電容都會影響到這一能力。一個最理想的狀態(tài)是，使用最快速的場效應管(MOSFET管)、高磁通量粗導線的電感線圈、超低ESR的輸入輸出電容。
那么有沒同時使用最快速的場效應管(MOSFET管)、高磁通量粗導線的電感線圈、超低ESR的輸入輸出電容的主板呢？實際上，不同的主板廠商，對選料的著重點不一樣。甲廠商可能會選用快速的場效應管(MOSFET管)，快速的場效應管(MOSFET管)的開關噪聲比較小，這樣就可以將輸入輸出的電容等級下降一點。好的主板使用高導磁的電感磁芯（降低了線圈的損耗電流），因此它的線圈使用單根比較粗一點的就可以了。但大多數(shù)廠商會使用便宜一點的磁芯，使用三線并繞的方式來解決，這樣即使損耗大一些，線圈也不會發(fā)太多的熱。上面筆者已經(jīng)談過電容的問題，下面我們來談談電感和場效應管(MOSFET管)。
充足而純凈的電流是保證主板穩(wěn)定工作的重要條件，為了保證處理器等設備穩(wěn)定可靠地工作，就需要有非常純凈的電流。因此，主板上設計了很復雜的電路對供電電流進行濾波處理。在主板上，電感和電容主要是用來對電流進行濾波的。由于電感有蓄能的特點，所以電流先流過電感以便濾掉一部分高頻雜波，再流過電容進一步濾掉其余的雜波，因此電感的性能就充分影響到了整個主板供電的純凈度。
再早期的主板用料中常常選用裸露式電感，漸進到半封閉式電感，目前市面上的主板已全部采用了全封閉式電感。正因為是屏蔽式，所以電感的線圈粗細很難分辨。不過在這里可以將理論與大家分享一下仍是十分有必要的。影響電感性能的主要是線圈和磁芯。線徑很粗的線圈采用的是高導磁率、不易飽和的新型磁芯，所以不需要很多的繞線圈數(shù)就可以得到足夠的磁通量，因此也被越來越多的主板生產(chǎn)商所采用。常用的可調 功率電感有，半導體收音機用振蕩線圈、電視機用行振蕩線圈、行線性線圈、中頻陷波線圈、音響用頻率補償線圈、阻波線圈等。
1.半導體收音機用振蕩線圈此振蕩線圈在半導體收音機中與可變電容器等組成本機振蕩電路，用來產(chǎn)生一個輸入調諧電路接收的電臺信號高出465kHz的本振信號。其外部為金屬屏蔽罩，內(nèi)部由尼龍襯架、工字形磁心、磁帽及引腳座等構成，在工字磁心上有用高強度 繞制的繞組。磁帽裝在屏蔽罩內(nèi)的尼龍架上，可以上下旋轉動，通過改變它與線圈的距離來改變線圈的電感量。電視機中頻陷波線圈的內(nèi)部結構與振蕩線圈相似，只是磁帽可調磁心。
2.電視機用行振蕩線圈行振蕩線圈用 在早期的黑白電視機中，它與外圍的阻容元件及行振蕩晶體管等組成自激振蕩電路(三點式振蕩器或間歇振蕩器、多諧振蕩器)，用來產(chǎn)生頻率為15625HZ的矩形脈沖電壓信號。該線圈的磁心中 心有方孔，行同步調節(jié)旋鈕直接插入方孔內(nèi)，旋動行同步調節(jié)旋鈕，即可改變磁心與線圈之間的相對距離，從而改變線圈的電感量，使行振蕩頻率保持為功率電感-貼片電感-繞線電感-電感線圈-電感廠家-電子新聞HZ，與自動頻率控制電路(AFC)送入的行同步脈沖產(chǎn)生同步振蕩。
3.行線性線圈行線性線圈 (其電感量隨著電流的增大而減小)，它一般串聯(lián)在行偏轉線圈回路中，利用其磁飽和特性來補償像的線性畸變。
行線性線圈是用漆包線在"工"字型鐵氧體高頻磁心 或鐵氧體磁棒上繞制而成，線圈的旁邊裝有可調節(jié)的永久磁鐵。通過改變永久磁鐵與線圈的相對位置來改變線圈電感量的大小，從而達到線性補償?shù)哪康摹?/span>
