003-1电感基础知识

转自:动手又动脑脑才会有创造公众号

一、定义

电感器(inductor)是一种电磁感应组件,用绝缘的导线在绕线支架(bobbin)或铁芯(core)上绕制一定匝数的线圈(coil)而成,此线圈称为电感线圈或电感器。根据电磁感应原理,当线圈与磁场有相对运动,或是线圈通过交流电流产生交变磁场时,会产生感应电压来抵抗原磁场变化,而此抑制电流变化的特性就称为电感(inductance),单位为H(亨利),实际上是以美国物理学家约瑟夫·亨利的名字命名的。

电感值的公式如式(1),其与磁导率、绕组匝数N的平方、及等效磁路截面积Ae成正比,而与等效磁路长度le成反比。电感的种类很多,各适用于不同的应用之中;电感量与线圈绕组的形状、大小、绕线方式、匝数、及中间导磁材料的种类等有关。

在选择电感时,要注意以下的参数:挑选电感器时,电感值L、阻抗Z、交流电阻ACR与Q值(quality factor)、额定电流IDC与ISAT、以及铁芯损失(core loss)等等重要的电气特性都必须考虑。此外,电感器的封装结构会影响漏磁大小,进而影响EMI。

二、.作用

电感在电路中应用十分广泛,如电源电路,射频电路等。

 电感线圈在电路中的作用:

基本作用:滤波、振荡、延迟、陷波等

形象说法:“通直流,阻交流”称写:"阻交通直"

通直流:所谓通直流就是指在直流电路中,电感的作用就相当于一根导线,不起任何作用。

阻交流:在交流电路中,电感会有阻抗,即XL,整个电路的电流会变小,对交流有一定的阻碍作用。

细化解说:在电子线路中,电感线圈对交流有限流作用,它与电阻器或电容器能组成高通或低通滤波器、移相电路及谐振电路等;

电感的作用是阻碍电流的变化,但是这种作用与电阻阻碍电流流通作用是有区别的。

电阻阻碍电流流通作用是以消耗电能为其标志,而电感阻碍电流的变化则纯粹是不让电流变化,当电流增加时电感阻碍电流的增加,当电流减小时电感阻碍电流的减小。电感阻碍电流变化过程并不消耗电能,阻碍电流增加时它将电的能量以磁场的形式暂时储存起来,等到电流减小时它也将磁场的能量释放出来,以结果来说,就是阻碍电流的变,也就是说电感在电流流过时,做的是无用功,当然,实际的电感都有直流电阻的,所以还是会消耗能量的

三、分类

电感种类很多,我们可以按照以下四种方式来分类:

 

1、按照感值是否可调,电感有固定电感 (电感量固定不能随意调节) 可调电感(电感量在一定范围内可以调节)

固定电感 (电感量固定不能随意调节)

  

  可调电感(电感量在一定范围内可以调节)

 2、.按工作频率划分: 低频电感器(工作频率≤60Hz,例如:电输入级的EMI共模或差模电感)中频电感器(工作频率位于 60Hz<F≤20KHz,例如:功率 。。.

  低频电感器(工作频率≤60Hz,例如:电输入级的EMI共模或差模电感)

  中频电感器(工作频率位于 60Hz<F≤20KHz,例如:功率电感、储能电感等)

  高频电感器(工作频率高于>20KHz,例如:色码电感和高Q值电感)

  3.按屏蔽结构划分(主要针对电源滤波电感)

  带屏蔽结构电感

         1.特点:有磁屏蔽罩,从外面看不到内部线圈结构(成本相对较高,主要应用于零件安装密度高,对散热和电磁等防护要求比较高的高性能工作稳定的产品)

         2. 优点:结构紧凑、漏感低,对电 感周边零件磁干扰影响较小、散热好,性能较稳定)

  非屏蔽结构电感

        1.特点:没有磁屏蔽罩,从外面能看到内部线圈结构。(主要适用于零件安装密度低,对电磁干扰和稳定性能相对要求较低的场合。)

        2.优点:结构简单、成本较低。按导磁体的性质分空芯电感线圈。(不带磁芯的单层绕组结构,感量低、集肤效应及匝间电容低,主要用于高频振荡电路。)

  带磁芯电感线圈。(带磁芯的单层或多层绕组结构,感量大、品质因素(Q值)高,高温和大电流工作条件下感量等性能稳定,主要应用于DC-DC大电流滤波、EMI消除以及储能电路中。)

  4、按电感的用途来分类:

  信号电感(一方面用于消除视频、音频等信号杂讯确保整机系统工作性能稳定,另一方面用于信号的发生、整形);

  电源类电感(应用于电源设备上作为低频滤波及储能器件);

  抗干扰类电感(整机EMI、EMC安规论证需求)。

在电子设计中,电感虽没有电阻电容用的多,但也是非常必要且常用的元器件之一。在RF电路、电源、PLL锁相环、振荡电路、滤波等电路中经常会见到电感。然而对于电感的使用,相信很多同学会有点模糊。说不清楚具体电路该选用什么类型的电感。我曾经见过很多同学在电源的滤波电路中,使用的是贴片的积层型电感。电源的最大输出电流根本上不去。一不小心,就烧元器件。

    下面对于电感做简单的介绍,希望对大家的学习能起到抛砖引玉的作用。市面上常用的电感基本是三种类型:绕线型(wire wound)、薄膜线(thin film )和积层型(multilayer)。

1、绕线型(wire wound)

特点:    1、品质因数高(Q值高)

          2、可用较粗的漆包线绕之,因此可以提高耐流量(IDC),从这个特点可以看出,一般用于电源电路中。

          3、生产成本较高。

          4、会产生漏磁现象,造成电磁干扰,常用的防止电磁外漏的的封装,成本较高。

          5、小型化较困难

          6、精度一般为+/-2%

2、薄膜型(thin film)

特点: 1、电感量较小,一般小于100nH,适合用在对电感量要求较为精密的无线通讯上。

       2、不易制作多层的电路,因此电感量较小,一般小于100nH

       3、生产成本高

       4、精度一般在+/-1%

3、积层型(Multilayer)

特点: 1、成本低

       2、具有磁遮蔽性,无电磁干扰情形

       3、适合高密度装配的电路设计。

下面在介绍下电感的电器特性,即选用电感的指标。

1、电感量L/阻抗值Z

2、品质因数Q

指电感处于某一特定频率时,它的电感电抗和电抗之间的比例,这个比例常用来量度电感原件的有效程度。

3、直流电阻 DCR

4、额定电流 IDC

5、自我共振频率 SRF

 在此频率下,电感的分布电容与电感值产生共振,此时电感值与电容值相等而相互抵消。常用MHz作标记。

原文地址:https://www.cnblogs.com/ydvely521/p/9662121.html