電子工程師必備：電感基礎(chǔ)知識總結(jié)

電感是導(dǎo)線內(nèi)通過交流電流時，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。當(dāng)電感中通過直流電流時，其周圍只呈現(xiàn)固定的磁力線，不隨時間而變化；可是當(dāng)在線圈中通過交流電流時，其周圍將呈現(xiàn)出隨時間而變化的磁力線。根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律－磁生電來分析，變化的磁力線在線圈兩端會產(chǎn)生感應(yīng)電勢，此感應(yīng)電勢相當(dāng)于一個“新電源”。

當(dāng)形成閉合回路時，此感應(yīng)電勢就要產(chǎn)生感應(yīng)電流。由楞次定律知道感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁力線總量要力圖阻止原來磁力線的變化的。由于原來磁力線變化來源于外加交變電源的變化，故從客觀效果看，電感線圈有阻止交流電路中電流變化的特性。電感線圈有與力學(xué)中的慣性相類似的特性，在電學(xué)上取名為“自感應(yīng)”，通常在拉開閘刀開關(guān)或接通閘刀開關(guān)的瞬間，會發(fā)生火花，這就是自感現(xiàn)象產(chǎn)生很高的感應(yīng)電勢所造成的?？傊?，當(dāng)電感線圈接到交流電源上時，線圈內(nèi)部的磁力線將隨電流的交變而時刻在變化著，致使線圈不斷產(chǎn)生電磁感應(yīng)。這種因線圈本身電流的變化而產(chǎn)生的電動勢，稱為“自感電動勢”。由此可見，電感量只是一個與線圈的圈數(shù)、大小形狀和介質(zhì)有關(guān)的一個參量，它是電感線圈慣性的量度而與外加電流無關(guān)。

1.2 電感線圈與變壓器

電感線圈：導(dǎo)線中有電流時，其周圍即建立磁場。通常我們把導(dǎo)線繞成線圈，以增強(qiáng)線圈內(nèi)部的磁場。電感線圈就是據(jù)此把導(dǎo)線（漆包線、紗包或裸導(dǎo)線）一圈靠一圈（導(dǎo)線間彼此互相絕緣）地繞在絕緣管（絕緣體、鐵芯或磁芯）上制成的。一般情況，電感線圈只有一個繞組。變壓器：電感線圈中流過變化的電流時，不但在自身兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓，而且能使附近的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，這一現(xiàn)象叫互感。兩個彼此不連接但又靠近，相互間存在電磁感應(yīng)的線圈一般叫變壓器。

1.3電感的符號與單位

電感符號：L

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

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。

1.4 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。

二、電感的作用

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=2πf L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成正比，這關(guān)系也可用下式表示：電感線圈也是一個儲能元件，它以磁的形式儲存電能，儲存的電能大小可用下式表示：WL=1/2 Li2?？梢?，線圈電感量越大，流過越大，儲存的電能也就越多。電感在電路最常見的作用就是與電容一起，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的直流電通過LC濾波電路（如圖），那么，交流干擾信號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，其中的交流干擾信號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。C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，也可以看作一個小電感。

三、電感的主要特性參數(shù)

2.1 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。

2.2 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=2πf L

2.3 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。

2.4 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。

2.5 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)。

2.6 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。

四、常用電感線圈

3.1 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。

3.2 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

3.3 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。

3.4 銅芯線圈

銅芯線圈在超短波范圍應(yīng)用較多，利用旋動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。

3.5 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。

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。

3.7 偏轉(zhuǎn)線圈

偏轉(zhuǎn)線圈是電視機(jī)掃描電路輸出級的負(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、價格低。

五、 電感的型號、規(guī)格及命名。

國內(nèi)外有眾多的電感生產(chǎn)廠家，其中名牌廠家有SAMUNG、PHI、TDK、AVX、
VISHAY、NEC、KEMET、ROHM等。

5.1 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： 0 4 0 2 0 6 0 3 0 8 0 5 10 0 8 12 0 6 1210 1812 10 0 8 =2 . 5m m* 2 .0 m m

1210=3.2mm*2.5mm

5.2 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；

5.3 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

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）

5.4 插件磁珠

規(guī)格：RH3.5

5.5 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%

5.6 立式電感

電感量：0.1uH~3MH

規(guī)格：PK0455/PK0608/PK0810/PK0912

5.7 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，價位一般較低，自諧振頻率高。

5.8 磁環(huán)電感

規(guī)格：TC3026/TC3726/TC4426/TC5026

尺寸（單位mm）：3. 25~15. 88

5.9 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，在計算機(jī)中，絕大部分是磁心電感。

六、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)客戶提供的各項參數(shù)定做。它們廣泛應(yīng)用于計算機(jī)主機(jī)板，計算機(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。

七、電感在使用過程中要注意的事項

7.1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。

7.2電感的頻率特性

在低頻時，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，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。

7.3 電感設(shè)計要承受的最大電流，及相應(yīng)的發(fā)熱情況

7.4 使用磁環(huán)時，對照上面的磁環(huán)部分，找出對應(yīng)的L值，對應(yīng)材料的使用范圍。7.5注意導(dǎo)線（漆包線、紗包或裸導(dǎo)線），常用的漆包線。要找出最適合的線經(jīng)。