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電感作為三大被動器件之一，就功能而言，是一種電磁感應(yīng)組件，也稱為扼流器、電抗器、動態(tài)電抗器、線圈、扼流圈等，其主要功能是儲蓄電能，線圈內(nèi)電流產(chǎn)生磁場，該磁場再產(chǎn)生電流，可將電能轉(zhuǎn)化為磁能存儲起來，從而保證電壓穩(wěn)定。還有整理和篩選信號、過濾噪聲、穩(wěn)定電流及抑制電磁波干擾（EMI靜噪濾波器）等功能。電感是一種重要的電子元件，它在電路設(shè)計(jì)中扮演著至關(guān)重要的角色。

當(dāng)電流通過線圈時，就會產(chǎn)生磁場，從而在線圈中存儲磁能。電感的充電和放電過程就是磁場儲存和釋放的過程。電感的感值大小與線圈的匝數(shù)、線圈的面積以及周圍環(huán)境的磁導(dǎo)率有關(guān)。一般來說，線圈的匝數(shù)越多，線圈的面積越大，周圍的磁導(dǎo)率越高，電感的感值就越大。

電感器的結(jié)構(gòu)類似于變壓器，但只有一個繞組，其外形由電線一圈圈纏繞而成，一般由骨架、繞組、屏蔽罩、封裝材料、磁芯或鐵心等組成，電感的工作原理為當(dāng)導(dǎo)線內(nèi)通過交流電時，導(dǎo)線內(nèi)部及周圍產(chǎn)生交變磁通，從而起到“通直流、阻交流”的作用，由楞次定律可知該磁力線會阻止原本磁力線的變化，電感的作用與電容相反，常與電容在一起，組成LC濾波電路等。如果電感器在沒有電流通過的狀態(tài)下，電路接通時它將試圖阻礙電流流過它；如果電感器在有電流通過的狀態(tài)下，電路斷開時它將試圖維持電流不變。所以具有濾波、振蕩、延遲、陷波等功能，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。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，應(yīng)用非常廣泛。

以圓柱型線圈為例，簡單介紹下電感的基本原理：

如上圖所示，當(dāng)恒定電流流過線圈時，根據(jù)右手螺旋定則，會形成一個圖示方向的靜磁場。而電感中流過交變電流，產(chǎn)生的磁場就是交變磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場，線圈上就有感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生感應(yīng)電流：

• 電流變大時，磁場變強(qiáng)，磁場變化的方向與原磁場方向相同，根據(jù)左手螺旋定則，產(chǎn)生的感應(yīng)電流與原電流方向相反，電感電流減小；
• 電流變小時，磁場變?nèi)?，磁場變化的方向與原磁場方向相反，根據(jù)左手螺旋定則，產(chǎn)生的感應(yīng)電流與原電流方向相同，電感電流變大。

以上就是楞次定律，最終效果就是電感會阻礙流過的電流產(chǎn)生變化，就是電感對交變電流呈高阻抗。同樣的電感，電流變化率越高，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大，那么電感呈現(xiàn)的阻抗就越高；如果同樣的電流變化率，不同的電感，如果產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大，那么電感呈現(xiàn)的阻抗就越高。

簡單來說，電感按功能可分成射頻電感和功率電感；按工藝可分為繞線電感、層疊電感和薄膜電感；按材料可分為磁性電感和非磁性電感。

當(dāng)然我們還可以將電感按用途分為高頻電感、功率電感（主要為電源類電感）、一般電路用電感。高頻電感主要用途包括耦合、共振、扼流；功率電感主要用途包括變化電壓和扼流；而一般電路用電感提供廣泛的電感范圍和尺寸，用于聲音、視頻等普通模擬電路、共振電路等。

按電感形式分為固定電感、可變電感。

按導(dǎo)磁體性質(zhì)可分為空芯線圈、鐵氧體線圈、鐵芯線圈、銅芯線圈。

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

按繞線結(jié)構(gòu)可分為單層線圈、多層線圈、蜂房式線圈。

按工作頻率可分為高頻線圈、低頻線圈。

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

按封裝方式分類，可分為插裝式電感、片式電感。片式電感體積小、重量輕、可靠性好、便于安裝，已取代插裝式電感成為主流，又分為繞線式、疊層式、薄膜片式和編織線式四類，其中疊層片式、繞線式最為常見。

1??常見的電感

1、線圈電感：線圈電感是最基本的電感形式，它由一圈圈的導(dǎo)線繞制而成。其特點(diǎn)是感值范圍廣、穩(wěn)定性好，但體積較大，適用于工頻、低頻電路中。線圈電感一般用于濾波、振蕩、定時等場合。

2、貼片電感：貼片電感是一種表面貼裝的電感，它由導(dǎo)線和磁芯組成。其特點(diǎn)是感值范圍較窄，但體積小、重量輕，適用于高頻、小型化電路中。貼片電感一般用于濾波、振蕩、頻率補(bǔ)償?shù)葓龊稀?/span>

3、功率電感：功率電感是一種大功率的電感，它能夠在高電壓、大電流的條件下工作。其特點(diǎn)是容量大、穩(wěn)定性好，但體積較大，適用于電源、驅(qū)動等電路中。功率電感一般用于濾波、振蕩、限流等場合。

4、射頻電感：射頻電感是一種工作在高頻范圍內(nèi)的電感，它具有高感值、小體積等特點(diǎn)。其特點(diǎn)是頻率高、阻抗低，但穩(wěn)定性較差，適用于高頻、微波電路中。射頻電感一般用于濾波、諧振、頻率變換等場合。

2??電感的核心參數(shù)

1、電感量L

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。電感量也稱自感系數(shù)，是表示電感器產(chǎn)生自感應(yīng)能力的一個物理量。

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、有無磁芯及磁芯的材料等。通常，線圈圓數(shù)越多繞制的線圈越密集電感量就越大。有磁芯的線圈比無磁芯線圈電感量大磁芯導(dǎo)磁率越大的線圈，電感量也越大。

電感量的基本單位是亨利(簡稱亨)用字母H表示。

2、感抗XL

電感線圈對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XL=2πfL。

3、品質(zhì)因素Q

品質(zhì)因素Q是表示線圈質(zhì)量的一個物理量，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。

4、直流電阻DCR

電感線圈在非交流電下量得之電阻，在電感器設(shè)計(jì)中，直流電阻愈小愈好，其量測單位為歐姆。

5、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。

6、自諧振頻率(Self-Resonance Frequency)

由于Cp的存在，與L一起構(gòu)成了一個諧振電路，其諧振頻率便是電感的自諧振頻率。在自諧振頻率前，電感的阻抗隨著頻率增加而變大；在自諧振頻率后，電感的阻抗隨著頻率增加而變小，就呈現(xiàn)容性。

7、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)。

允許偏差是指電感器上標(biāo)稱的電感量與實(shí)際電感的允許誤差值。

一般用于振蕩或?yàn)V波等電路中的電感器要求精度較高，允許偏差為±0.2%~±0.5%而用于耦合、高頻阻流等線圈的精度要求不高，允許偏差為±10%~±15%。

8、標(biāo)稱電流

也叫額定電流，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 。額定電流是允許能通過一電感之連續(xù)直流電流強(qiáng)度，此直流電流的強(qiáng)度是基于該電感在******的額定環(huán)境溫度中的******溫升，額定電流與一電感由低的直流電阻以降低繞線的損失的能力有關(guān)，亦與電感驅(qū)散繞線的能量損失的能力有關(guān)，因此額定電流可借著降低直流電阻或增加電感尺寸來提高，對低頻的電流波形，其均方根電流值可以用來代替直流額定電流，額定電流與電感的磁性并無關(guān)連。

9、飽和電流Isat

在電感上加一特定量的直流偏壓電流，使電感的電感值下降，相對未加電流時的電感值下降10%(鐵氧體磁芯)或20% (鐵粉芯)，這個直流偏壓電流就叫該電感的飽和電流?？招?、陶瓷芯電感是沒有飽和電流的。

10、直流阻抗Rdc

電感的阻抗值是指其在電流下所有的阻抗的總和(復(fù)數(shù)) ,包含了交流及直流的部分，直流部分的阻抗值僅僅是繞線的直流電阻(實(shí)部)，交流部分的阻抗值則包括電感的電抗(虛部)。從這個意義上講, 也可以把電感器看成是"交流電阻器”。電感通過直流電時的電阻值。這個參數(shù)影響******最直接的就是發(fā)熱損耗，所以直流阻抗越小損耗越少。減小Rdc與尺寸小型化等條件略有沖突。只要從上述的滿足電感、額定電流等必要特性的電感器當(dāng)中，選定Rdc更小的產(chǎn)品即可。

11、阻抗頻率特性

理想電感的阻抗隨著頻率增加而增加，然而實(shí)際電感由于寄生電容和寄生電阻的存在，在一定頻率下呈現(xiàn)感性，超過一定頻率呈容性，阻抗反而隨著頻率的增加而減小，這個頻率就是轉(zhuǎn)折頻率。

12、居里溫度

居里溫度是鐵芯的一個重要參數(shù)，超過此溫度鐵氧體磁芯將失去磁性。因此要注意電感的工作溫度不能超過鐵芯的居里溫度。鐵芯的磁導(dǎo)率一般在接近居里溫度時會急速上升，因而電感值亦上升，居里溫度導(dǎo)磁率降至很低，因而使電感值急速下降，當(dāng)導(dǎo)磁率下降至室溫下的10%時，其溫度稱之為居里溫度。

13、測試頻率

測試頻率用來測量電感的電感值或Q值的頻率，工業(yè)上常用的測試頻率包括：1KHz、79.6KHz、252KHz、796KHz、2.52MHz、7.96MHz、25.2MHz、50MHz，現(xiàn)在的趨勢是根據(jù)客戶的使用頻率作為測試頻率。

14、鐵芯損失（core loss）

鐵芯損失，簡稱鐵損，主要由渦流損與磁滯損造成。渦流損大小主要是看鐵芯材料是否容易「導(dǎo)電」；若導(dǎo)電率高，即電阻率低，渦流損就高，如鐵氧體的電阻率高，其渦流損就相對地低。渦流損也與頻率有關(guān)，頻率愈高，渦流損愈大，因此鐵芯材料會決定鐵芯適當(dāng)?shù)墓ぷ黝l率。一般而言，鐵粉芯的工作頻率可到1MHz，而鐵氧體的工作頻率則可到10MHz。若工作頻率超過此頻率，則渦流損會快速增加，鐵芯溫度也會提高。然而，隨著鐵芯材料日新月異，更高工作頻率的鐵芯應(yīng)是指日可待。

另一個鐵損是磁滯損，其與磁滯曲線所圍之面積成正比，即與電流交流成分的擺動（swing）幅度有關(guān)；交流擺幅愈大，磁滯損也愈大。

在電感器之等效電路中，常用一個并聯(lián)于電感的電阻來表示鐵損。當(dāng)頻率等于SRF時，電感抗和電容抗抵消，等效電抗為零，此時電感器之阻抗即等效于此鐵損電阻串聯(lián)繞線電阻，且鐵損電阻已遠(yuǎn)大于繞線電阻，所以在SRF時的阻抗就約等于鐵損電阻。以一低壓電感為例，其鐵損電阻約在20kΩ左右，若以電感兩端的有效值電壓5V來估算，其鐵損約為1.25mW，這也說明了鐵損電阻愈大愈好。

15、封裝結(jié)構(gòu)（shield structure）

鐵氧體電感的封裝結(jié)構(gòu)有非遮蔽式、加磁膠之半遮蔽式、與遮蔽式，而不論哪一種都存在相當(dāng)?shù)目諝庀?。顯然此空氣隙會有漏磁發(fā)生，且最壞的情況是會干擾周遭之小信號電路，或者，如果附近有導(dǎo)磁材料，其電感值也因此被改變。另一種封裝結(jié)構(gòu)為沖壓式鐵粉電感，由于電感內(nèi)部沒有間隙，且繞組結(jié)構(gòu)扎實(shí)，因此磁場散逸問題較小。圖10是利用RTO 1004示波器之FFT功能量測沖壓式電感上方及側(cè)邊3mm處之漏磁場大小。表4列出不同封裝結(jié)構(gòu)電感的漏磁場大小比較，可看出非遮蔽式（non-shielded）電感之漏磁最嚴(yán)重；沖壓式（molded）電感的漏磁最小。這兩種結(jié)構(gòu)的電感之漏磁場大小相差約14dB，也就是將近5倍。

16、耦合（coupling）

在一些應(yīng)用當(dāng)中，有時PCB上會有多組直流轉(zhuǎn)換器，通常會相鄰排列，且其對應(yīng)之電感器也會相鄰排列的情況，如果使用非遮蔽式或加磁膠之半遮蔽式的電感器，可能會相互耦合，形成EMI干擾。因此，在放置電感時，建議先標(biāo)注電感的極性，將電感最內(nèi)層之起繞點(diǎn)接到轉(zhuǎn)換器之切換電壓，如降壓轉(zhuǎn)換器的VSW，即動點(diǎn)，而將電感之外層出線端接到輸出電容，即靜點(diǎn)；銅線繞阻也因此如同形成一定程度的電場遮蔽。在多路轉(zhuǎn)換器的布線安排中，固定電感的極性，有助于固定互感的大小，避免一些意想不到的EMI問題。

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