工程師必備：電感基礎(chǔ)知識(shí)大總結(jié)

1、工程師必備：電感基礎(chǔ)知識(shí)大總結(jié)一、電感器的定義1.1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。當(dāng)電感中通過直流電流時(shí)，其周圍只呈現(xiàn)固定的磁力線，不隨時(shí)間而變化；可是當(dāng)在線圈中通過交流電流時(shí)，其周圍將呈現(xiàn)出隨時(shí)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(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢，此感應(yīng)電勢相當(dāng)于一個(gè)“新電源”。當(dāng)形成閉合回路時(shí)，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

2、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(huì)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(shí)，線圈內(nèi)部的磁力線將隨電流的交變而時(shí)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(dòng)勢，稱為“自感電動(dòng)勢”。由此可見，電感量只是一個(gè)與線圈的圈數(shù)、大小形狀和介質(zhì)有關(guān)的一個(gè)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(shí)，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

3、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(gè)繞組。變壓器：電感線圈中流過變化的電流時(shí)，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(gè)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

4、：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=2 f L 知, 電感 L 越大，頻率 f 越高

5、，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(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 ?？梢?，線圈電感量越大，流過越大，儲(chǔ)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(shí)，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

6、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(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。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

7、關(guān)系為XL=2 f L2.3品質(zhì)因素Q品質(zhì)因素Q是表示線圈質(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。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

8、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

9、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(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。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。3.6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。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

10、、體積小、價(jià)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： 10NH1MH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 m5.2功率電感電感量： 1NH20MH帶屏蔽、不帶屏蔽尺寸： SMD43、 SMD54、 SMD73、 SMD75、SMD

11、104、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： 5 3KCBH（大電流）阻抗： 30 120CBY（尖峰型）阻抗： 5 2K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： RH3.55.5色環(huán)電感電感量： 0.1uH22MH尺寸： 0204、 0307 、0410、 0512豆形電感： 0.1uH22MH尺寸： 0405、 0606 、

12、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： 0.1uH3MH規(guī)格： PK0455/PK0608/PK0810/PK09125.7軸向?yàn)V波電感規(guī)格： LGC0410/LGC0513/LGC0616/LGC1019電感量： 0.1uH-10mH。額定電流： 65mA10A。Q值高，價(jià)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. 2515. 885.9空氣芯

13、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(jì)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）

14、、 -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。七、電感在使用過程中要注意的事項(xiàng)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(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