从这九个方面,来深度分析电感器
能产生电感作用的元件统称为电感原件常常直接简称为电感电感是用绝缘导线(例如漆包线沙包线等)绕制而成的电磁感应元件属于常用元件电感的作用通直流阻交流这是简单的说法对交流信号进行隔离滤波或与电容器电阻器等组成谐振电路它是利用电磁感应的原理进行工作的在交流电路中电感线圈有阻碍交流通过的能力而对直流却不起作用(除线圈本身的直流电阻外)所以电感线圈可以在交流电路中作阻流降压交连耦合以及负载用当电感和电容配合时可以作调谐滤波选频退耦等用电感线圈是组成电路的基本元件之一
由于电感是由外国的科学家亨利发现的所以电感的单位就是亨利
电感符号L
电感单位亨 (H)毫亨(mH)微亨 (uH)他们的换算关系为1H=1000mH=1000 000uH
一电感的型号命名方法
电感元件的型号一般由下列四部分组成
第一部分主称用字母表示其中 L 代表电感线圈 ZL 代表阻流圈
第二部分特征用字母表示其中G 代表高频第三部分型式用字母表示其中 X 代表小型第四部分区别代号用数字或字母表示
例如 LGX 型为小型高频电感线圈
应指出的是目前固定电感线圈的型号命名方法各生产厂有所不同尚无统一的标准
二电感的结构特点
(一)电感器的结构与特点电感器一般由骨架绕组屏蔽罩封装材料磁心或铁心等组成
1.骨架 骨架泛指绕制线圈的支架一些体积较大的固定式电感器或可调式电感器(如振荡线圈阻流圈等)大多数是将漆包线(或纱包线)环绕在骨架上再将磁心或铜心铁心等装入骨架的内腔以提高其电感量骨架通常是采用塑料胶木陶瓷制成根据实际需要可以制成不同的形状小型电感器(例如色码电感器)一般不使用骨架而是直接将漆包线绕在磁心上空心电感器(也称脱胎线圈或空心线圈多用于高频电路中)不用磁心骨架和屏蔽罩等而是先在模具上绕好后再脱去模具并将线圈 各圈之间拉开一定距离
2.绕组 绕组是指具有规定功能的一组线圈它是电感器的基本组成部分 绕组有单层和多层之分单层绕组又有密绕(绕制时导线一圈挨一圈)和间绕(绕制时每圈导线之间均隔一定的距离)两种形式 多层绕组有分层平绕乱绕蜂房式绕法等多种
3.磁心与磁棒 磁心与磁棒一般采用镍锌铁氧体(NX 系列)或锰锌铁氧体(MX 系列)等材料它有工字形柱形帽形E形罐形等多种形状
4.铁心 铁心材料主要有硅钢片坡莫合金等其外形多为E型
5.屏蔽罩 为避免有些电感器在工作时产生的磁场影响其它电路及元器件正常工作就为其增加了金属屏幕罩(例如半导体收音机的振荡线圈等)采用屏蔽罩的电感器会增加线圈的损耗使 Q 值降低
6.封装材料 有些电感器(如色码电感器色环电感器等)绕制好后用封装材料将线圈和磁心等密封起来封装材料采用塑料或环氧树脂等
(二)小型固定电感器 小型固定电感器通常是用漆包线在磁心上直接绕制而成主要用在滤波振荡陷波延迟等电路中它有密封式和非密封式两种封装形式两种形式又都有立式和卧式两种外形结构
1.立式密封固定电感器 立式密封固定电感器采用同向型引脚国产有LG 和 LG2 等系列电感器其电感量范围为0.1~2200μH(直标在外壳上)额定工作电流为0.05~1.6A误差范围为±5%~±10%进口有 TDK 系列色码电感器其电感量用色点标在电感器表面
2.卧式密封固定电感器 卧式密封固定电感器采用轴向型引脚国产有 LG1LGALGX 等系列LG1系列电感器的电感量范围为0.1~22000μH(直标在外壳上)额定工作电流为0.05~1.6A误差范围为±5%~±10%LGA 系列电感器采用超小型结构外形与 1/2W 色环电阻器相似其电感量范围为 0.22~100μH(用色环标在外壳上)额定电流为0.09~0.4A 例如LGX系列色码电感器也为小型封装结构其电感量范围为 0.1~10000μH额客电流分为 50mA150mA300mA 和1.6A 四种规格
(三)可调电感器 常用的可调电感器有半导体收音机用振荡线圈电视机用行振荡线圈行线性线圈中频陷波线圈音响用频率补偿线圈阻波线圈等
三电感量标示及符号
1.直标法
在电感线圈的外壳上直接用数字和文字标出电感线圈的电感量允许误差及最大工作电流等主要参数
2.色标法同电阻标法单位为 μH
3电感符号
四电感器主要特性参数
1.标称电感量
上标注的电感量的大小表示线圈本身固有特性主要取决于线圈的圈数结构及绕制方法等与电流大小无关反映电感线圈存储磁场能的能力也反映电感器通过变化电流时产生感应电动势的能力单位为 亨(H)
2.允许误差 :
电感的实际电感量相对于标称值的最大允许偏差范围称为允许误差
3.感抗 XL:
电感线圈对交流电流阻碍作用的大小称感抗 XL,单位是欧姆它与电感量L 和交流电频率 f 的关系为
XL=2πfL.
4 品质因素 Q :
表示线圈质量的一个物理量Q 为感抗 XL 与其等效的电阻的比值即Q=XL/R. 线圈的 Q 值愈高回路的损耗愈小线圈的 Q 值与导线的直流电阻骨架的介质损耗屏蔽罩或铁芯引起的损耗高频趋肤效应的影响等因素有关线圈的 Q 值通常为几十到一百
5.额定电流
额定电流是指能保证电路正常工作的工作电流
6.标称电压
7.分布电容(寄生电容)
线圈的匝与匝间线圈与屏蔽罩间线圈与底版间存在的电容被称为分布电容分布电容的存在使线圈的
Q 值减小稳定性变差因而线圈的分布电容越小越好采用分段绕法可减少分布电容
8自谐振频率(Q 最大是的频率)
当频率很高时电感不再被当做集总参数看待寄生参数的影响不可忽略寄生参数包括Rac 等效串联电阻(ESR)和Cs等效并联电感(ESL)电感器实际等效电路如图所示
电感值(inductance)电感感抗(impedance) 与频率的关系 以 100nH 绕线电感为例如下图所示
1 当频率低于自谐振频率(SRF)时电感感抗随频率增加而增加
2 当频率等于自谐振频率(SRF)时电感感抗达到最大值
3 当频率高于自谐振频率(SRF)时电感感抗随频率增加而减小
五电感的分类及选型
(一)电感的分类
按照外形电感器可分为空心电感器(空心线圈)与实心电感器(实心线圈)
按照工作性质电感器可分为高频信号电感器(各种天线线圈振荡线圈)一般信号电感器(各种扼流圈 滤波线圈等) 和电源用电感器
按照封装形式电感器可分为普通电感器色环电感器环氧树脂电感器贴片电感器等按照电感量电感器可分为固定电感器和可调电感器
(二)电感的选型
1.高频信号用电感
高频信号用电感主要用在射频信号上
(1)主要参数
电感范围0.6-390nH
直流电阻有多种直流电阻可供选择一般来说电感值越大其对应的直流电阻也越大
自谐振频率可高达 12GHz电感值越大其对应的自谐振频率往往越小
额定电流几十毫安多到几百毫安电感值越大其对应的额定电流往往越小
(2)应用特点
电感值和自谐振点与工作频率的关系如下图(以TDK电感为例)
从上图可以看出工作频率小于谐振频率时电感值基本保持稳点但工作频率一旦超过谐振频率后电感值将会迅速增大不过若频率继续增大到一定频率后电感值将会迅速减小(减小的这个过程没有在上图中体现)在应用中应选择谐振频率点高于工作频率的电感对于高频信号用电感而言谐振频率点一般在 1GHz 以上因此该类电感可支持很高的工作频率
2.一般信号用电感
一般信号用电感主要用在高速信号上
(1)主要参数
电感范围0.01-1000uH
直流电阻有多种直流电阻可供选择一般来说电感值越大其对应的直流电阻也越大一般信号用电 感其直流电阻值比高频信号用电感和电源用电感大一些范围 100 毫欧到几欧姆
自谐振频率几十 MHz 到几百 MHz电感值越大其对应的自谐振频率往往越小额定电流几毫安到几十毫安电感值越大其对应的额定电流往往越小
(2)应用特点
电感Q值和阻抗与工作频率的关系如下图(以TDK电感为例)
从上图阻抗频率特性曲线可以看出工作频率小于谐振频率时电感电感表现出电感性阻抗随着频率 的升高而增大但工作频率一旦超过谐振频率时电感将表现出容性阻抗随频率的升高而减小同样 当工作频率小于谐振频率时电感值基本保持稳点但工作频率一旦超过谐振频率后电感值将会迅速增 大若频率继续增大到一定频率后电感值将会迅速减小(一般信号用电感频率特性曲线同高频用电感特 性曲线相近似在此未给出)
在应用中应选择谐振频率点高于工作频率的电感对于一般信号用电感而言谐振频率点一般在几百MHz 之内该类电感也是高速电路设计中最常用的电感高速设计中的板件互连信号纹波比板内信号大就 可以使用该类电感加以滤波设计中需注意高频信号用电感和一般信号用电感额定电流都比较小而直流 电阻相对较大不建议用于电源滤波
3.电源用电感
电源用电感主要用在电源电路中
(1)主要参数
电感范围1-470uH
直流电阻有多种直流电阻可供选择一般来说电感值越大其对应的直流电阻也越大范围几毫欧到 几欧姆
自谐振频率几十 MHz 到几百 MHz电感值越大其对应的自谐振频率往往越小额定电流几毫安到几十毫安电感值越大其对应的额定电流越小
(2)应用特点
电感值和阻抗与工作频率的关系以及电感直流特性曲线如下图(以TDK电感为例)
由电感频率特性曲线可知当工作频率小于谐振频率时电感值基本保持稳点但工作频率一旦超过谐振 频率后电感值将会迅速增大若频率继续增大到一定频率后电感值将会迅速减小在应用中应选择谐振频率点高于工作频率的电感对于电源用电感而言谐振频率点一般在几十 MHz 之内该类电感也是高速电路设计中电源滤波最常用的电感
由阻抗频率特性曲线可以看出工作频率小于谐振频率时电感电感表现出电感性阻抗随着频率的升高而增大但工作频率一旦超过谐振频率时电感将表现出容性阻抗随频率的升高而减小
由电感直流特性曲线可以看出用于电源滤波时电感的工作电流必须小于额定电流如果工作电流大于额定电流电感未必会损坏但电感值可能会低于标称值同时还要可虑其直流电阻而引起的压降
六以部分厂家电感为例介绍电感的封装 电感封装一般包括贴片与插件
1.功率电感封装以骨架的尺寸做封装表示贴片用椭柱型表示方法如 5.8(5.2)×4就表示长径为 5.8mm 短径为 5.2mm 高为 4mm 的电感插件用圆柱型表示方法如 φ6×8 就表示直径为 6mm 高为 8mm 的电感只是它们的骨架一般要通用要不就要定造
2. 普通线性电感色环电感与电阻电容的封装都有一样的表示
贴片用尺寸表示如 0603080504021206 等插件用功率表示如 1/8W1/4W1/2W1W 等
3.色环电感
电感量0.1uH~22MH
尺寸0204030704100512 豆形电感0.1uH~22MH
尺寸04050606060709090910
精度J=±5% K=±10% M=±20% 精度J=±5% K=±10% M=±20%
插件的色环电感 读法同色环电阻的标示
4.立式电感
电感量0.1uH~3MH
规格PK0455/PK0608/PK0810/PK0912
5.轴向滤波电感
规格LGC0410/LGC0513/LGC0616/LGC1019
电感量0.1uH-10mH
额定电流65mA~10A
Q 值高价位一般较低自谐振频率高6.磁环电感
规格TC3026/TC3726/TC4426/TC5026
尺寸(单位 mm)3.25~15.88
7.空气芯电感
空气芯电感为了取得较大的电感值往往要用较多的漆包线绕成而为了减少电感本身的线路电阻对直流电流的影响要采用线径较粗的漆包线但在一些体积较少的产品中采用很重很大的空气芯电感不太现实不但增加成本而且限制了产品的体积为了提高电感值而保持较轻的重量我们可以在空气芯电感中插入磁心铁心提高电感的自感能力借此提高电感值目前在计算机中绝大部分是磁心电感
七电感的作用
基本作用滤波振荡延迟陷波等
形象说法通直流阻交流
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变压器可以进行交流耦合变压变流和阻抗变换等
由感抗 XL=2πfL 知电感 L 越大频率f 越高感抗就越大该电感器两端电压的大小与电感 L 成正比还与电流变化速度△i/△t 成正比这关系也可用下式表示
电感线圈也是一个储能元件它以磁的形式储存电能储存的电能大小可用下式表示WL=1/2Li2
可见线圈电感量越大流过越大储存的电能也就越多
电感在电路最常见的作用就是与电容一起组成 LC 滤波电路我们已经知道电容具有阻直流通交流的本领而电感则有通直流阻交流的功能如果把伴有许多干扰信号的直流电通过 LC 滤波电路(如图)那么交流干扰信号将被电容变成热能消耗掉变得比较纯净的直流电流通过电感时其中的交流干扰信号也被变成磁感和热能频率较高的最容易被电感阻抗这就可以抑制较高频率的干扰信号
在线路板电源部分的电感一般是由线径非常粗的漆包线环绕在涂有各种颜色的圆形磁芯上而且附近 一般有几个高大的滤波铝电解电容这二者组成的就是上述的 LC 滤波电路另外线路板还大量采用蛇行线+贴片钽电容来组成 LC 电路因为蛇行线在电路板上来回折行也可以看作一个小电感
八磁性元件的降额
磁性器件降额标准
类型热 点 温 度 降
额直流电流降额浪涌电流降额浪涌电压降额
变压器Tmax-25℃N/A90%90%
电感Tmax-25℃90%90%90%
说明
1.对于网络变压器因通常都可以满足降额要求故不考虑降额
2.磁性器件包括磁珠
九电感的选择考虑要素
1电感使用的场合
潮湿与干燥环境温度的高低高频或低频环境要让电感表现的是感性还是阻抗特性等都要注意
2电感的频率特性
在低频时电感一般呈现电感特性既只起蓄能滤高频的特性但在高频时它的阻抗特性表现的很 明显有耗能发热感性效应降低等现象不同的电感的高频特性都不一样下面就铁氧体材料的电感加以解说
铁氧体材料是铁镁合金或铁镍合金这种材料具有很高的导磁率他可以是电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最小铁氧体材料通常在高频情况下应用因为在低频时他们主要程电感特性 使得线上的损耗很小在高频情况下他们主要呈电抗特性比并且随频率改变实际应用中铁氧体材料是作为射频电路的高频衰减器使用的实际上铁氧体较好的等效于电阻以及电感的并联低频下电阻被电感短路高频下电感阻抗变得相当高以至于电流全部通过电阻铁氧体是一个消耗装置高频能量在上面转化为热能这是由他的电阻特性决定的
3电感设计要承受的最大电流及相应的发热情况
4使用磁环时对照上面的磁环部分找出对应的 L 值对应材料的使用范围
5注意导线(漆包线纱包或裸导线)常用的漆包线要找出最适合的线经
原标题从这九个方面深度解读电感器