電感知識(shí)科普

　　一、電感簡(jiǎn)介

　　電感（inductance of an ideal inductor）是閉合回路的一種屬性。當(dāng)線(xiàn)圈通過(guò)電流后，在線(xiàn)圈中形成磁場(chǎng)感應(yīng)，感應(yīng)磁場(chǎng)又會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流來(lái)抵制通過(guò)線(xiàn)圈中的電流。這種電流與線(xiàn)圈的相互作用關(guān)系稱(chēng)為電的感抗，也就是電感，單位是“亨利（H）”，以美國(guó)科學(xué)家約瑟夫·亨利命名。

　　二、電感特性

　　電感是衡量線(xiàn)圈產(chǎn)生電磁感應(yīng)能力的物理量。當(dāng)線(xiàn)圈通入非穩(wěn)態(tài)電流時(shí)，周?chē)蜁?huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。通入線(xiàn)圈的功率越大，激勵(lì)出來(lái)的磁場(chǎng)強(qiáng)度越高，反之則?。ù鸥袘?yīng)強(qiáng)度達(dá)到飽和之前）。

　　三、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(shuō)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(dāng)于一根導(dǎo)線(xiàn)，不起任何作用。 阻交流：在交流電路中，電感會(huì)有阻抗，即XL，整個(gè)電路的電流會(huì)變小，對(duì)交流有一定的阻礙作用。

　　四、電感分類(lèi)

　　電感的體積大小可以分辨出能通過(guò)電流的大小，因?yàn)殡姼械氖褂铆h(huán)境千差萬(wàn)別，不可能用一種方式計(jì)算出全部電感要求，特定環(huán)境特制的設(shè)計(jì)。小的電感只有芝麻大小，大的電感可以達(dá)到卡車(chē)大小。

　　1．色碼電感

　　色碼電感又稱(chēng)色環(huán)電感，是最簡(jiǎn)單的棒形電感的加工，主要是用作訊號(hào)處理。本身和棒形電感的特性沒(méi)有很大的差別，只是多了一些固定物，和加上一些顏色方便分辨電感值，因單價(jià)十分便宜，現(xiàn)時(shí)比較不注重體積，以及仍可用插件的電子產(chǎn)品，使用色環(huán)電感仍很多。

　　2．插件電感

　　插件電感又稱(chēng)工字型電感，其前身是撓線(xiàn)式貼片電感，工字型電感是它們的改良，擋板有效加強(qiáng)儲(chǔ)能能力，改變EMI（電磁干擾）方向和大小，亦可降低RDC（電感在直流電下的電阻）。它亦可說(shuō)是訊號(hào)通訊電感跟POWER電感的一種妥協(xié)。貼片式的工字型電感主要用于幾百kHz至一兩MHz的較小型電源切換，如數(shù)字相機(jī)的LED升壓，ADSL…等等的較低頻部份的訊號(hào)處理或POWER用途。它的Q值有20，30，作為訊號(hào)處理頗為適合。RDC比撓線(xiàn)式貼片電感低，作為POWER也是十分好用。當(dāng)然，很大顆的工字型電感，那肯定是POWER用途了。工字型電感最大的缺點(diǎn)，仍是開(kāi)磁路，有EMI的問(wèn)題，另外，噪音的問(wèn)題比撓線(xiàn)式貼片電感大。

　　3．環(huán)形電感

　　環(huán)形電感又稱(chēng)為繞線(xiàn)電感，其具有以下特性：

　　①　適用于電源供應(yīng)電路

　　②　表面粘著類(lèi)型

　?、邸⊥庥^和尺寸符合EIA標(biāo)準(zhǔn)，不同尺寸規(guī)格可供選擇

　?、堋×己玫暮稿a性及耐熱性，適合于一般焊接及回焊

　　應(yīng) 用：該產(chǎn)品被廣泛用于微型電視、液晶電視、攝影機(jī)、便攜式VRC、汽車(chē)音響、薄型收音機(jī)、電視調(diào)諧器、行動(dòng)電話(huà)等。

　　4．貼片電感

　　貼片電感有4種類(lèi)型，即繞線(xiàn)型、疊層型、編織型和薄膜片式電感器。常用的是繞線(xiàn)式和疊層式兩種類(lèi)型。前者是傳統(tǒng)繞線(xiàn)電感器小型 化的產(chǎn)物;后者則采用多層印刷技術(shù)和疊層生產(chǎn)工藝制作，體積比繞線(xiàn)型片式電感器還要小，是電感元件領(lǐng)域重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品。

　　①　繞線(xiàn)型

　　它的特點(diǎn)是電感量范圍廣(mH～H)，電感量精度高，損耗小(即Q大)，容許電流大、制作工藝?yán)^承性強(qiáng)、簡(jiǎn)單、成本低等，但不足之處是在進(jìn)一步小型化方 面受到限制。陶瓷為芯的繞線(xiàn)型片電感器在這樣高的頻率能夠保持穩(wěn)定的電感量和相當(dāng)高的Q值，因而在高頻回路中占據(jù)一席之地。

　　TDK的NL系列電感為繞線(xiàn)型，0.01~100uH，精度5%，高Q值，可以滿(mǎn)足一般需求。 NLC型 適用于電源電路，額定電流可達(dá)300mA;NLV型為 高Q值，環(huán)保(再造塑料)，可與NL互換;NLFC 有磁屏，適用于電源線(xiàn)。

　　②　疊層型

　　它具有良好的磁屏蔽性、燒結(jié)密度高、機(jī)械強(qiáng)度好。不足之處是合格率低、成本高、電感量較小、Q值低。

　　它與繞線(xiàn)片式電感器相比有諸多優(yōu)點(diǎn)：尺寸小，有利于電路的小型化，磁路封閉，不會(huì)干擾周?chē)脑骷?，也不?huì)受臨近元器件的干擾，有利于元器件的高密度安裝;一體化結(jié)構(gòu)，可靠性高;耐熱性、可焊性好;形狀規(guī)整，適合于自動(dòng)化表面安裝生產(chǎn)。

　　TDK的MLK型電感，尺寸小，可焊性好，有磁屏，采用高密度設(shè)計(jì)，單片式結(jié)構(gòu)，可靠性高;MLG型的感值小，采用高頻陶瓷，適用于高頻電路;MLK型工作頻率12GHz，高Q，低感值(1n~22nH)

　?、邸”∧て?br />
　　具有在微波頻段保持高Q、高精度、高穩(wěn)定性和小體積的特性。其內(nèi)電極集中于同一層面，磁場(chǎng)分布集中，能確保裝貼后的器件參數(shù)變化不大，在100MHz以上呈現(xiàn)良好的頻率特性。

　　④　編織型

　　特點(diǎn)是在1MHz下的單位體積電感量比其它片式電感器大、體積小、容易安裝在基片上。用作功率處理的微型磁性元件。

　　特性

　　a.表面貼裝高功率電感

　　b.具有小型化，高品質(zhì)，高能量?jī)?chǔ)存和低電阻之特性

　　c.主要應(yīng)用在電腦顯示板卡，筆記本電腦，脈沖記憶程序設(shè)計(jì)，以及DC-DC轉(zhuǎn)換器上

　　d.可提供卷軸包裝適用于表面自動(dòng)貼裝

　　特點(diǎn)

　　a. 平底表面適合表面貼裝

　　b. 優(yōu)異的端面強(qiáng)度良好之焊錫性

　　c. 具有較高Q值，低阻抗之特點(diǎn)

　　d. 低漏磁，低RDC，耐大電流之特點(diǎn)

　　e. 可提供編帶包裝，便于自動(dòng)化裝配

　　5．磁珠

　　磁珠專(zhuān)用于抑制信號(hào)線(xiàn)、電源線(xiàn)上的高頻噪聲和尖峰干擾，還具有吸收靜電脈沖的能力。磁珠是用來(lái)吸收超高頻信號(hào)，像一些RF電路，PLL，振蕩電路，含超高頻存儲(chǔ)器電路（DDRSDRAM，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(guò)50MHZ。磁珠有很高的電阻率和磁導(dǎo)率，等效于電阻和電感串聯(lián)，但電阻值和電感值都隨頻率變化。

　　磁珠與電感的區(qū)別：電感是儲(chǔ)能元件，而磁珠是能量轉(zhuǎn)換（消耗）器件。電感多用于電源濾波回路，側(cè)重于抑止傳導(dǎo)性干擾；磁珠多用于信號(hào)回路，主要用于EMI方面。磁珠用來(lái)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，而電感是一種儲(chǔ)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(guò)50MHz。

　　五、 電感參數(shù)解讀

　　1.  電感器的主要技術(shù)指標(biāo)：

　?、佟‰姼辛?br />
　　電感量也稱(chēng)自感系數(shù)，是表示電感器產(chǎn)生自感應(yīng)能力的一個(gè)物理量。

　　電感器電感量的大小，主要取決于線(xiàn)圈的圈數(shù)（匝數(shù)）、繞制方式、有無(wú)磁心及磁心的材料等等。通常，線(xiàn)圈圈數(shù)越多、繞制的線(xiàn)圈越密集，電感量就越大。有磁心的線(xiàn)圈比無(wú)磁心的線(xiàn)圈電感量大；磁心導(dǎo)磁率越大的線(xiàn)圈，電感量也越大。

　　電感量的基本單位是亨利（簡(jiǎn)稱(chēng)亨），用字母“H”表示。常用的單位還有毫亨（mH）和微亨（μH），它們之間的關(guān)系是：     1H=1000mH     1mH=1000μH

　?、凇≡试S偏差

　　允許偏差是指電感器上標(biāo)稱(chēng)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(xiàn)圈的精度要求不高；允許偏差為±10%~15%。

　　③　品質(zhì)因數(shù)

　　品質(zhì)因數(shù)也稱(chēng)Q值或優(yōu)值，是衡量電感器質(zhì)量的主要參數(shù)。它是指電感器在某一頻率的交流電壓下工作時(shí)，所呈現(xiàn)的感抗與其等效損耗電阻之比。電感器的Q值越高，其損耗越小，效率越高。     電感器品質(zhì)因數(shù)的高低與線(xiàn)圈導(dǎo)線(xiàn)的直流電阻、線(xiàn)圈骨架的介質(zhì)損耗及鐵心、屏蔽罩等引起的損耗等有關(guān)。

　?、堋》植茧娙?br />
　　分布電容是指線(xiàn)圈的匝與匝之間、線(xiàn)圈與磁心之間存在的電容。電感器的分布電容越小，其穩(wěn)定性越好。

　　⑤　額定電流

　　額定電流是指電感器有正常工作時(shí)反允許通過(guò)的最大電流值。若工作電流超過(guò)額定電流，則電感器就會(huì)因發(fā)熱而使性能參數(shù)發(fā)生改變，甚至還會(huì)因過(guò)流而燒毀。

　　2.   電感的標(biāo)識(shí)方法（與電阻類(lèi)似）：

　?、佟?直標(biāo)法

　　直標(biāo)法是將電感器的標(biāo)稱(chēng)電感量用數(shù)字和文字符號(hào)直接標(biāo)在電感器外壁上，電感量單位后面用一個(gè)英文字母表示其允許偏差，各字母所代表的允許偏差見(jiàn)下表。例如：560uHK表示標(biāo)稱(chēng)電感量為560uH,允許偏差為土10％

　?、凇?shù)碼標(biāo)示法

　　數(shù)碼標(biāo)示法是用三位數(shù)字來(lái)表示電感器電感量的標(biāo)稱(chēng)值，該方法常見(jiàn)于貼片電感器上。在三位數(shù)字中，從左至右的第一、第二位為有效數(shù)字，第三位數(shù)字表示有效數(shù)字后面所加“0”的個(gè)數(shù)(單位為uH)。如果電感量中有小數(shù)點(diǎn)，則用“R”表示，并占一位有效數(shù)字。電感量單位后面用一個(gè)英文字母表示其允許偏差，各字母代表的允許偏差見(jiàn)表1。例如：標(biāo)示為“102J”的電感量為10×102=1000uH，允許偏差為土 5％；標(biāo)示為“183K”的電感量為18mH，允許偏差為士10％。需要注意的是要將這種標(biāo)示法與傳統(tǒng)的方法區(qū)別開(kāi)，如標(biāo)示為“470”或“47”的電感量為47uH，而不是470uH。

　　③　文字符號(hào)法

　　文字符號(hào)法是將電感器的標(biāo)稱(chēng)值和允許偏差值用數(shù)字和文字符號(hào)按——定的規(guī)律組合標(biāo)志在電感體上。采用這種標(biāo)示方法的通常是一些小功率電感器其單位通常為nH或pH，用N或R代表小數(shù)點(diǎn)。例如：4N7表示電感量為4．7nH，4R7則代表電感量為4．7uH;47N表示電感量為47nH，6R8表示電感量為6．8uH。采用這種標(biāo)示法的電感器通常后綴一個(gè)英文字母表示允許偏差，各字母代表的允許偏差與直標(biāo)法相同。

　?、堋∩珮?biāo)法（與電阻類(lèi)似）

　　六、貼片電感的分類(lèi)

　　1.         按結(jié)構(gòu)分類(lèi)

　　貼片電感按其結(jié)構(gòu)的不同可分為線(xiàn)繞式貼片電感和非線(xiàn)繞式貼片電感（多層片狀、印刷電感等），還可分為固定式貼片電感和可調(diào)式貼片電感。

　　按貼裝方式分：有貼片式貼片電感，插件式貼片電感。同時(shí)對(duì)貼片電感有外部屏蔽的成為屏蔽貼片電感，線(xiàn)圈裸露的一般稱(chēng)為非屏蔽貼片電感。貼片電感插件電感固定式貼片電感又分為空心電子表感器、磁心貼片電感、鐵心貼片電感等，根據(jù)其結(jié)構(gòu)外形和引腳方式還可分為立式同向引腳貼片電感、臥式軸向引腳貼片電感、大中型貼片電感、小巧玲瓏型貼片電感和片狀貼片電感等。

　　可調(diào)式貼片電感又分為磁心可調(diào)貼片電感、銅心可調(diào)貼片電感、滑動(dòng)接點(diǎn)可調(diào)貼片電感、串聯(lián)互感可調(diào)貼片電感和多抽頭可調(diào)貼片電感。

　　2.        按工作頻率分類(lèi)

　　電感按工作頻率可分為高頻貼片電感、中頻貼片電感和低頻貼片電感。高頻貼片電感技術(shù)上差距較大，許多廠(chǎng)商的產(chǎn)品不成熟，常用比較可信的主要是捷比信高頻電感。

　　空心貼片電感、磁心貼片電感和銅心貼片電感一般為中頻或高頻貼片電感，而鐵心貼片電感多數(shù)為低頻貼片電感。

　　3.        按用途分類(lèi)

　　貼片電感按用途可分為振蕩貼片電感、校正貼片電感、顯像管偏轉(zhuǎn)貼片電感、阻流貼片電感、濾波貼片電感、隔離電感貼片電感、被償貼片電感，同時(shí)對(duì)需要通過(guò)大電流等情況會(huì)使用到捷比信功率貼片電感。 振蕩貼片電感又分為電視機(jī)行振蕩線(xiàn)圈、東西枕形校正線(xiàn)圈等。

　　顯像管偏轉(zhuǎn)貼片電感分為行偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈和場(chǎng)偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈。

　　阻流貼片電感（也稱(chēng)阻流圈）分為高頻阻流圈、低頻阻流圈、電子鎮(zhèn)流器用阻流圈、電視機(jī)行頻阻流圈和電視機(jī)場(chǎng)頻阻流圈等。

　　濾波貼片電感分為電源（工頻）濾波貼片電感和高頻濾波貼片電感等。

　　七、貼片電感在電路中的作用

　　電感（inductance）是電子電路或裝置的屬性之一，指的是：當(dāng)電流改變時(shí)，因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生抵抗電流改變的電動(dòng)勢(shì)（EMF，electromotive force）。

　　電路中的任何電流，會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁通量又作用于電路上。依據(jù)楞次定律，此磁通會(huì)借由感應(yīng)出的電壓（反電動(dòng)勢(shì)）而傾向于抵抗電流的改變。磁通改變量對(duì)電流改變量的比值稱(chēng)為自感，自感通常也就直接稱(chēng)作是這個(gè)電路的電感。具有電感性的裝置稱(chēng)為電感器（inductor，中文里一般也簡(jiǎn)稱(chēng)電感），電感器通常是一線(xiàn)圈，可以聚集磁場(chǎng)。（自感是互感的特例）

　　八、選用貼片電感時(shí)應(yīng)注意的指標(biāo)

　　1．最高工作電壓：貼片電感是指電阻器長(zhǎng)期工作不發(fā)生過(guò)熱或電擊穿損壞時(shí)的電壓。如果電壓超過(guò)規(guī)定值，電阻器內(nèi)部產(chǎn)生火花，引起噪聲，甚至損壞。

　　2．穩(wěn)定性：穩(wěn)定性是衡量電阻器在外界條件（溫度、濕度、電壓、時(shí)間、負(fù)荷性質(zhì)等）作用下電阻變化的程度。

　　3．噪聲電動(dòng)勢(shì)：貼片電感的噪聲電動(dòng)勢(shì)在一般電路中可以不考慮，但在弱信號(hào)系統(tǒng)中不可忽視，線(xiàn)繞電阻器的噪聲只習(xí)作定于熱噪聲（分子擾動(dòng)引起）僅與阻值、溫度和外界電壓的頻帶有關(guān)。薄膜電阻除了熱噪聲外，還有電流噪聲，這種噪聲近似地與外加電壓成正比。

　　4．額定功率：貼片電感在規(guī)定的環(huán)境溫度和濕度下，假定周?chē)諝獠涣魍?，在長(zhǎng)期連續(xù)負(fù)載而不損壞或基本不改變性能的情況下，電阻器上允許消耗的最大功率,為保證安全使用，一般選其額定功率比它在電路中消耗的功率高1-2倍。

　　5．允許誤差：貼片電感實(shí)際阻值對(duì)于標(biāo)稱(chēng)阻值的最大允許偏差范圍，它所表示產(chǎn)品的精度. 常用的精度有5%，1%，0.5%，0.1%，0.01%

　　6．高頻特性：貼片電感使用在高頻條件下，要考慮其固定有電感和固有電容的影響，這時(shí)，電阻器變?yōu)橐粋€(gè)直流電阻（R0）與分布電感串聯(lián)，然后再與分布電容并聯(lián)的等效電路，非線(xiàn)繞電阻器的LR=0.01-0.05微亨，CR=0.1-5皮法，線(xiàn)繞電阻器的LR達(dá)幾十微亨，CR達(dá)幾十皮法，即使是無(wú)感繞法的線(xiàn)繞電阻器，LR仍有零點(diǎn)幾微亨。

　　九、貼片電感在使用過(guò)程中要注意的事項(xiàng)

　　1.  電感使用的場(chǎng)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。

　　2. 電感的頻率特性

　　在低頻時(shí)，貼片電感一般呈現(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。

　　3. 電感設(shè)計(jì)要承受的最大電流，及相應(yīng)的發(fā)熱情況。

　　4. 使用磁環(huán)時(shí)，對(duì)照上面的磁環(huán)部分，找出對(duì)應(yīng)的l值，對(duì)應(yīng)材料的使用范圍。

　　5. 注意導(dǎo)線(xiàn)（漆包線(xiàn)、紗包或裸導(dǎo)線(xiàn)），常用的漆包線(xiàn)。要找出最適合的線(xiàn)徑。