干貨：一文讀懂電感 值得收藏

　　電感器(Inductor)是能夠把電能轉(zhuǎn)化為磁能而存儲(chǔ)起來的元件，具有阻止交流電通過而讓直流電順利通過的特性，頻率越高，線圈阻抗越大。電感器電感量的大小，主要取決于線圈的圈數(shù)(匝數(shù))、繞制方式、有無磁心及磁心的材料等。而電感是閉合回路的一種屬性，即當(dāng)通過閉合回路的電流改變時(shí)，會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)勢(shì)來抵抗電流的改變。

　　具體電感的定義：

　　電感是導(dǎo)線內(nèi)通過交流電流時(shí)，在導(dǎo)線的內(nèi)部及其周圍產(chǎn)生交變磁通，導(dǎo)線的磁通量與生產(chǎn)此磁通的電流之比。L=ψ/I

　　電感的符號(hào)與單位

　　電感符號(hào)：L

　　電感單位：亨 (H)、毫亨(mH)、微亨 (uH) 、納亨(nH)，1H=103mH=106uH=109nH。

　　電感的分類：

　　按電感形式分類：固定電感、可變電感。

　　按導(dǎo)磁體性質(zhì)分類：空芯線圈、鐵氧體線圈、鐵芯線圈、銅芯線圈。

　　按工作性質(zhì)分類：天線線圈、振蕩線圈、扼流線圈、陷波線圈、偏轉(zhuǎn)線圈。

　　按繞線結(jié)構(gòu)分類：單層線圈、多層線圈、蜂房式線圈。

　　按工作頻率分類：高頻線圈、低頻線圈。

　　按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類：磁芯線圈、可變電感線圈、色碼電感線圈、無磁芯線圈等。

　　電感的主要特性參數(shù)

　　電感量L：表示線圈本身固有特性，與電流大小無關(guān)。除專門的電感線圈(色碼電感)外，電感量一般不專門標(biāo)注在線圈上，而以特定的名稱標(biāo)注。

　　感抗XL：電感線圈對(duì)交流電流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(guān)系為感抗計(jì)算公式：XL=2πfL

　　品質(zhì)因素Q：表示線圈質(zhì)量的一個(gè)物理量，Q為感抗XL與其等效的電阻的比值，即：Q=XL/R。 線圈的Q值愈高，回路的損耗愈小。線圈的Q值與導(dǎo)線的直流電阻，骨架的介質(zhì)損耗，屏蔽罩或鐵芯引起的損耗，高頻趨膚效應(yīng)的影響等因素有關(guān)。線圈的Q值通常為幾十到幾百。采用磁芯線圈，多股粗線圈均可提高線圈的Q值。

　　分布電容：線圈的匝與匝間、線圈與屏蔽罩間、線圈與底版間存在的電容被稱為分布電容。分布電容的存在使線圈的Q值減小，穩(wěn)定性變差，因而線圈的分布電容越小越好。采用分段繞法可減少分布電容。

　　允許誤差：電感量實(shí)際值與標(biāo)稱之差除以標(biāo)稱值所得的百分?jǐn)?shù)。

　　標(biāo)稱電流：指線圈允許通過的電流大小，通常用字母A、B、C、D、E分別表示，標(biāo)稱電流值為50mA 、150mA 、300mA 、700mA 、1600mA 。

　　常用電感線圈

　　單層線圈：單層線圈是用絕緣導(dǎo)線一圈挨一圈地繞在紙筒或膠木骨架上。如晶體管收音機(jī)中波天線線圈。

　　蜂房式線圈：如果所繞制的線圈，其平面不與旋轉(zhuǎn)面平行，而是相交成一定的角度，這種線圈稱為蜂房式線圈。而其旋轉(zhuǎn)一周，導(dǎo)線來回彎折的次數(shù)，常稱為折點(diǎn)數(shù)。蜂房式繞法的優(yōu)點(diǎn)是體積小，分布電容小，而且電感量大。蜂房式線圈都是利用蜂房繞線機(jī)來繞制，折點(diǎn)越多，分布電容越小

　　鐵氧體磁芯和鐵粉芯線圈：線圈的電感量大小與有無磁芯有關(guān)。在空芯線圈中插入鐵氧體磁芯，可增加電感量和提高線圈的品質(zhì)因素。

　　銅芯線圈：銅芯線圈在超短波范圍應(yīng)用較多，利用旋動(dòng)銅芯在線圈中的位置來改變電感量，這種調(diào)整比較方便、耐用。

　　色碼電感線圈：是一種高頻電感線圈，它是在磁芯上繞上一些漆包線后再用環(huán)氧樹脂或塑料封裝而成。它的工作頻率為10KHz至200MHz，電感量一般在0.1uH到3300uH之間。色碼電感器是具有固定電感量的電感器，其電感量標(biāo)志方法同電阻一樣以色環(huán)來標(biāo)記。其單位為uH。

　　阻流圈(扼流圈)：限制交流電通過的線圈稱阻流圈，分高頻阻流圈和低頻阻流圈。

　　偏轉(zhuǎn)線圈：偏轉(zhuǎn)線圈是電視機(jī)掃描電路輸出級(jí)的負(fù)載，偏轉(zhuǎn)線圈要求：偏轉(zhuǎn)靈敏度高、磁場均勻、Q值高、體積小、價(jià)格低。。四、 電感在電路中的作用

　　基本作用：濾波、振蕩、延遲、陷波等

　　形象說法：“通直流，阻交流”

　　細(xì)化解說：在電子線路中，電感線圈對(duì)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;變壓器可以進(jìn)行交流耦合、變壓、變流和阻抗變換等。

　　由感抗XL=2πfL 知，電感L越大，頻率f越高，感抗就越大。該電感器兩端電壓的大小與電感L成正比，還與電流變化速度△i/△t

　　電感線圈也是一個(gè)儲(chǔ)能元件，它以磁的形式儲(chǔ)存電能，儲(chǔ)存的電能大小可用下式表示：WL=1/2 Li2 。

　　可見，線圈電感量越大，流過越大，儲(chǔ)存的電能也就越多。

　　電感的符號(hào)

　　電感量的標(biāo)稱：直標(biāo)式、色環(huán)標(biāo)式、無標(biāo)式

　　電感方向性：無方向

　　檢查電感好壞方法：用電感測量儀測量其電感量;用萬用表測量其通斷，理想的電感電阻很小，近乎為零。

　　電感的型號(hào)、規(guī)格及命名

　　片狀電感

　　電感量：10NH～1MH

　　材料：鐵氧體 繞線型 陶瓷疊層

　　精度： J=±5% K=±10% M=±20%

　　尺寸： 0402 0603 0805 1008 1206 1210 1812 1008=2.5mm*2.0mm 1210=3.2mm*2.5mm

　　功率電感

　　電感量：1NH～20MH

　　帶屏蔽、不帶屏蔽

　　尺寸：SMD43、SMD54、SMD73、SMD75、SMD104、SMD105;RH73/RH74/RH104R/RH105R/RH124;CD43/54/73/75/104/105;

　　片狀磁珠

　　種類：CBG(普通型) 阻抗：5Ω～3KΩ

　　CBH(大電流) 阻抗：30Ω～120Ω

　　CBY(尖峰型) 阻抗：5Ω～2KΩ

　　貼片大電流磁珠

　　規(guī)格：0402/0603/0805/1206/1210/1806(貼片磁珠)

　　規(guī)格：SMB302520/SMB403025/SMB853025(貼片大電流磁珠)

　　插件磁珠

　　規(guī)格：RH3.5

　　規(guī)格 A B C 阻抗值(Ω)

　　10mHz 100mHz

　　RH3.5X4.7X0.8 3.5±0.15 4.7±0.3 62±2 20 45

　　RH3.5X6X0.8 3.5±0.15 6±0.3 62±2 25 65

　　RH3.5X9X0.08 3.5±0.15 9±0.3 62±2 40 105

　　色環(huán)電感

　　電感量：0.1uH～22MH

　　尺寸：0204、0307、0410、0512

　　豆形電感：0.1uH～22MH

　　尺寸：0405、0606、0607、0909、0910

　　精度：J=±5% K=±10% M=±20%

　　精度：J=±5% K=±10% M=±20%

　　立式電感

　　電感量：0.1uH～3MH

　　規(guī)格：PK0455/PK0608/PK0810/PK0912

　　軸向?yàn)V波電感

　　規(guī)格：LGC0410/LGC0513/LGC0616/LGC1019

　　電感量：0.1uH-10mH。

　　額定電流：65mA~10A。

　　Q值高，價(jià)位一般較低，自諧振頻率高。

　　磁環(huán)電感

　　規(guī)格：TC3026/TC3726/TC4426/TC5026

　　尺寸(單位mm)：3.25~15.88

　　空氣芯電感

　　空氣芯電感為了取得較大的電感值，往往要用較多的漆包線繞成，而為了減少電感本身的線路電阻對(duì)直流電流的影響，要采用線徑較粗的漆包線。但在一些體積較少的產(chǎn)品中，采用很重很大的 空氣芯電感不太現(xiàn)實(shí)，不但增加成本，而且限制了產(chǎn)品的體積。為了提高電感值而保持較輕的重量，我們可以在空氣芯電感中插入磁心、鐵心，提高電感的自感能力，借此提高電感值。目前，在計(jì)算機(jī)中，絕大部分是磁心電感。

　　電感在電路中的應(yīng)用

　　電感在電路最常見的功能就是與電容一起，組成LC濾波電路。我們已經(jīng)知道，電容具有“阻直流，通交流”的本領(lǐng)，而電感則有“通直流，阻交流”的功能。如果把伴有許多干擾信號(hào)的直流電通過LC濾波電路(如圖)，那么，交流干擾信號(hào)將被電容變成熱能消耗掉;變得比較純凈的直流電流通過電感時(shí)，其中的交流干擾信號(hào)也被變成磁感和熱能，頻率較高的最容易被電感阻抗，這就可以抑制較高頻率的干擾信號(hào)。

　　LC濾波電路

　　在線路板電源部分的電感一般是由線徑非常粗的漆包線環(huán)繞在涂有各種顏色的圓形磁芯上。而且附近一般有幾個(gè)高大的濾波鋁電解電容，這二者組成的就是上述的LC濾波電路。另外，線路板還大量采用“蛇行線+貼片鉭電容”來組成LC電路，因?yàn)樯咝芯€在電路板上來回折行，也可以看作一個(gè)小電感。

　　常見的磁芯磁環(huán)

　　鐵粉芯系列

　　材質(zhì)有：-2材(紅/透明)、-8材(黃/紅)、-18材(綠/紅)、-26材(黃/白)、-28材(灰/綠)、-33材(灰/黃)、-38材(灰/黑)、-40材(綠/黃)、-45材(黑色)、-52材(綠/藍(lán));尺寸：外徑大小從30到400D(注解：外徑從7.8mm到102mm)。

　　鐵硅鋁系列

　　主要u值有：60、75、90、125;尺寸：外徑大小從3.5mm到77.8mm。

　　兩種產(chǎn)品的規(guī)格除了主要的環(huán)形外，另有E形，棒形等，還可以根據(jù)客戶提供的各項(xiàng)參數(shù)定做。它們廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)主機(jī)板，計(jì)算機(jī)電源，電源供應(yīng)器，手機(jī)充電器，燈飾變壓調(diào)光器，不間斷電源(UPS)，各種家用電器控制板等。

　　電感和磁珠的什么聯(lián)系與區(qū)別

　　1、電感是儲(chǔ)能元件，而磁珠是能量轉(zhuǎn)換(消耗)器件

　　2、電感多用于電源濾波回路，磁珠多用于信號(hào)回路，用于EMC對(duì)策

　　3、磁珠主要用于抑制電磁輻射干擾，而電感用于這方面則側(cè)重于抑制傳導(dǎo)性干擾。兩者都可用于處理EMC、EMI問題。

　　EMI的兩個(gè)途徑，即：輻射和傳導(dǎo)，不同的途徑采用不同的抑制方法。前者用磁珠，后者用電感。

　　4、磁珠是用來吸收超高頻信號(hào)，象一些RF電路，PLL，振蕩電路，含超高頻存儲(chǔ)器電路(DDR SDRAM，RAMBUS等)都需要在電源輸入部分加磁珠，而電感是一種蓄能元件，用在LC振蕩電路，中低頻的濾波電路等，其應(yīng)用頻率范圍很少超過50MHZ。

　　5、電感一般用于電路的匹配和信號(hào)質(zhì)量的控制上。一般地的連接和電源的連接。

　　在模擬地和數(shù)字地結(jié)合的地方用磁珠。對(duì)信號(hào)線也采用磁珠。

　　磁珠的大小(確切的說應(yīng)該是磁珠的特性曲線) 取決于需要磁珠吸收的干擾波的頻率。磁珠就是阻高頻，對(duì)直流電阻低，對(duì)高頻電阻高。比如1000R@100Mhz就是說對(duì)100M頻率的信號(hào)有1000歐姆的電阻。因?yàn)榇胖榈膯挝皇前凑账谀骋活l率產(chǎn)生的阻抗來標(biāo)稱的，阻抗的單位也是歐姆。磁珠的datasheet上一般會(huì)附有頻率和阻抗的特性曲線圖。一般以100MHz為標(biāo)準(zhǔn)，比如2012B601，就是指在100MHz的時(shí)候磁珠的Impedance為600歐姆。

　　電感的測量

　　電感測量的兩類儀器：RLC測量(電阻、電感、電容三種都可以測量)和電感測量儀。

　　電感的測量：空載測量(理論值)和在實(shí)際電路中的測量(實(shí)際值)。

　　由于電感使用的實(shí)際電路過多，難以類舉。所以我們就在空載情況下的測量加以解說。

　　電感量的測量步驟：(RLC測量)

　　1、熟悉儀器的操作規(guī)則(使用說明)，及注意事項(xiàng)。

　　2、開啟電源，預(yù)備15~30分鐘。

　　3、選中L檔，選中測量電感量

　　4、把兩個(gè)夾子互夾并復(fù)位清零

　　5、把兩個(gè)夾子分別夾住電感的兩端，讀數(shù)值并記錄電感量

　　6、重復(fù)步驟4和步驟5，記錄測量值。要有5~8個(gè)數(shù)據(jù)。

　　7、比較幾個(gè)測量值：若相差不大(0.2uH)則取其平均值，記得電感的理論值;若相差過大()0.3 uH)則重復(fù)步驟2~步驟6，直到取到電感的理論值。

　　不同的儀器能測量的電感參數(shù)都有一些出入。因此，做任何測量前的熟悉你的測量儀器。你的儀器能做什么。然后按照它給你的操作說明去做即可。

　　比如： 電感測量儀

　　TH2773A 電感測量儀 (國產(chǎn))

　　測試頻率：100Hz、 1kHz;

　　測試電平：0.3v

　　測量參數(shù)：LS，Q;

　　測量準(zhǔn)確度：0.3%

　　測量速度：8次/秒

　　主要功能：可設(shè)置極限：上超/下超/合格/D不合格：訊響。

　　TH2776 電感測量儀 (國產(chǎn))

　　測試頻率：100Hz、120Hz 、1kHz、10kHz、40kHz、100kHz;

　　測試電平：0.1V、0.3V、1V;

　　測量參數(shù)：Ls-Q、ESR-Q、EPR-Q;

　　測量準(zhǔn)確度：0.05%

　　測量速度：1.5次/秒，5.1次/秒，20次/秒

　　主要功能：四檔分選，信號(hào)源監(jiān)視，測量值平均，開機(jī)自檢等，接口：RS-232C 、HANDLER、PRINTER。

　　具體儀器的操作詳見，各自產(chǎn)品的說明書。

　　電感在使用過程中要注意的事項(xiàng)

　　電感使用的場合

　　潮濕與干燥、環(huán)境溫度的高低、高頻或低頻環(huán)境、要讓電感表現(xiàn)的是感性，還是阻抗特性等，都要注意。

　　電感的頻率特性

　　在低頻時(shí)，電感一般呈現(xiàn)電感特性，既只起蓄能，濾高頻的特性。

　　但在高頻時(shí)，它的阻抗特性表現(xiàn)的很明顯。有耗能發(fā)熱，感性效應(yīng)降低等現(xiàn)象。不同的電感的高頻特性都不一樣。

　　下面就鐵氧體材料的電感加以解說：

　　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(dǎo)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(yīng)用，因?yàn)樵诘皖l時(shí)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(shí)際應(yīng)用中，鐵氧體材料是作為射頻電路的高頻衰減器使用的。實(shí)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(dāng)高，以至于電流全部通過電阻。鐵氧體是一個(gè)消耗裝置，高頻能量在上面轉(zhuǎn)化為熱能，這是由他的電阻特性決定的。