度解析耦合电感的基本原理与应用

在电子电路领域，耦合电感是一个重要的概念。耦合电感元件通常表现为两个位置靠近的线圈，例如图 (a) 中的线圈 1 和线圈 2。当线圈 1 通电流时，会在线圈 1 产生磁通，该磁通与本线圈各匝交链形成自感磁链 Ψ 11，如图 (b) 所示.

它由漏磁链和互感磁链 Ψ 21 两部分构成。同理，当线圈 2 通电流时，会产生磁通与线圈 2 各匝交链形成自感磁链 Ψ 22，如图 (c) 所示。

为了定量描述两个线圈耦合的松紧程度，引入了耦合系数的概念。耦合系数用 k 表示，它是两个线圈互感磁链与自感磁链比值的几何平均值。

每个线圈产生的磁链是由自感磁链和互感磁链两部分构成。设线圈 1 和线圈 2 的磁链分别为 Ψ 1 和 Ψ 2，当自感磁链和互感磁链方向一致时，称磁链 “相助”；反之则为 “相消”。耦合电感电压由自感电压和互感电压两部分构成，自感电压前正、负号由各线圈本身电压与电流是否为关联参考方向来决定，关联取正，非关联取负。而互感电压前的正、负号取决于磁链 “相助” 还是 “相消”，“相助” 时取正，“相消” 时取负。

为了便于反映 “相助”、“相消” 作用和简化图形表示，采用同名端标记方法。两线圈同名端的规定是：当电流从两个线圈各自的某端口同时流入（或流出）时，两个线圈产生的磁链 “相助”，就称这两个线圈为互感线圈的同名端，并标以记号 “?” 或 “*” 等。

从电压源去耦等效电路来看，耦合电感的电压是由自感电压和互感电压两部分构成。从一个线圈同名端流入的电流在第二个线圈的同名端产生正的感应电压，或者说电流从打点端流入时，在另一个线圈产生的互感电压，其打点端为正。若电流是从打点的另一端流入，则在另一个线圈产生的互感电压，其打点的另一端为正。

在耦合电感的等效电路方面，串联耦合电路有顺接和反接之分。图 (a) 为两个耦合电感的异名端连接称为顺接。T 型连接耦合电感也有同名端相接（顺接）和异名端相接（反接）的情况。作为 “三端” 耦合电感的特例，两个耦合电感的并联连接也有顺接的情况，即两线圈的同名端两两相接。

对于含有耦合电感电路的正弦稳态分析，可以采用相量法。图 8.1.3 所对应的相量模型如图 (a) 及去耦等效电路图 (b) 所示。例如，在实际的电子电路设计中，准确分析耦合电感的特性对于电路的性能优化至关重要。