電感器基礎(chǔ)知識(shí)與選型指南

電感器選型指南-電子元器件選型指導(dǎo)系列(二)，本文從電感器的分類、命名方法，到主要參數(shù)、選型及使用等方面為大家展開詳細(xì)的介紹!

能產(chǎn)生電感作用的元件統(tǒng)稱為電感元件，也稱電感器，常常直接簡(jiǎn)稱為電感(Inductor), 在電路中用字母“L”表示。電感器依據(jù)電磁感應(yīng)原理，由導(dǎo)線繞制而成，在電路中具有“通直流、阻交流”的作用。在電子整機(jī)中，電感器主要指電感線圈和變壓器等。

一、基礎(chǔ)知識(shí)

在導(dǎo)線或線圈中通過(guò)電流時(shí)，其周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)電流發(fā)生變化時(shí)，線圈周圍的磁場(chǎng)也會(huì)發(fā)生變化。變化的磁場(chǎng)可以使線圈自身產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這就是自感作用。表示自感能力的物理量稱為電感。能夠產(chǎn)生電感作用的元件稱為電感器。

如果在通以交流電的線圈的磁場(chǎng)中，放置另一只線圈，在此線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象叫做互感。變壓器就是運(yùn)用互感作用的電感器。

(一)電感器的分類

電感器通常分為兩大類：一類是應(yīng)用電感作用的電感線圈。另一類則是應(yīng)用互感作用的變壓器。

1.電感線圈的分類

電感線圈種類繁多，按照結(jié)構(gòu)分有固定電感和可調(diào)電感。

(1)固定電感：為了增加電感量和Q值并縮小體積，線圈中常放置軟磁材料制作的磁芯或硅鋼片制作的鐵芯，故又有空芯電感器、磁芯電感器和鐵芯電感器。

(2)可調(diào)電感器：主要有磁芯可調(diào)電感器、銅芯可調(diào)電感器、滑動(dòng)接點(diǎn)可調(diào)電感器、串聯(lián)互感可調(diào)電感器、多抽頭可調(diào)電感器等。

2.變壓器的分類

變壓器也是一種電感器,在電路中可以起到電壓變換和阻抗變換的作用，是電子產(chǎn)品中十分常見的無(wú)源器件。變壓器一般由線圈、鐵(磁)芯和骨架等組成。變壓器可根據(jù)其工作頻率、用途及鐵芯形狀進(jìn)行分類。

(1)按照工作頻率可分為：低頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器;

(2)按照用途分可分為：電源變壓器、音頻變壓器、脈沖變壓器、恒壓變壓器、耦合變壓器、自耦和變壓器、隔離變壓器等多種類型。

(3)按照鐵心(磁心)形狀可分為：“E”形變壓器，“C”形變壓器，環(huán)形變壓器。

3.片式電感器

片式電感器也稱表面貼裝電感器，它與其它片式元器件(SMC及SMD)一樣，是適用于表面貼裝技術(shù)(SMT)的新一代無(wú)引線或短引線微型電子元件，其引出端的焊接面在同一平面上。

從制造工藝來(lái)分，片式電感器主要有4種類型：繞線型、疊層型、編織型和薄膜片式電感器。

(1)繞線型：它的特點(diǎn)是電感量范圍廣，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。

(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。

(3)薄膜片式：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。

(二)電感器的型號(hào)命名方法

1.電感線圈的型號(hào)命名方法一般由下列四部分組成:

第一部分:主稱，用字母表示.其中L代表電感線圈，ZL代表阻流圈。

第二部分:特征，用字母表示，其中G代表高頻。

第三部分:型式，用字母表示，其中X代表小型。

第四部分:區(qū)別代號(hào)，用數(shù)字或字母表示。

例如:LGX型為小型高頻電感線圈。應(yīng)指出的是，目前固定電感線圈的型號(hào)命名方法各生產(chǎn)廠有所不同，尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

2.變壓器的型號(hào)命名方法一般由下列三部分組成:

第一部分:主稱，用字母表示.其中DB表示電源變壓器，CB表示音頻輸出變壓器，RB表示音頻輸入變壓器，GB表示高壓變壓器，HB表示燈絲變壓器，SB或者ZB表示音頻輸送變壓器。

第二部分:功率，用數(shù)字表示。

第三部分:序號(hào)，用數(shù)字表示。

例如：DB-50-2表示50VA的電源變壓器。

(三)電感器的主要參數(shù)

電感線圈的主要技術(shù)參數(shù)有電感量(L)及允許誤差、感抗(XL)、品質(zhì)因數(shù)(Q值)、分布電容、標(biāo)稱電流等。

1.電感量L

電感量反應(yīng)電感儲(chǔ)存磁場(chǎng)能的本領(lǐng)，它的大小與電流大小無(wú)關(guān)，與線圈的匝數(shù)，幾何尺寸，有無(wú)磁芯(鐵芯)，磁芯的導(dǎo)磁率等有關(guān)。電感量的單位為亨(H)，常用的單位是：毫亨(mH)、微亨 (uH);1H = 103 mH = 106 uH.

在同等條件下，線圈匝數(shù)越多，電感量越大;線圈直徑大，電感量大，有磁芯比沒(méi)有磁芯電感量大。用于高頻電路中的電感相對(duì)較小，用于低頻電路中的電感量相對(duì)較大。

2.允許誤差

電感量實(shí)際值與標(biāo)稱值之差除以標(biāo)稱值所得的百分?jǐn)?shù)。

3.感抗XL

電感線圈對(duì)交流電流阻礙作用的大小稱感抗XL，其單位是歐姆。它與電感量L和交流電頻率f的關(guān)系為XL=2πfL

4.品質(zhì)因素Q

電感線圈中，儲(chǔ)存能量與消耗能量的比值稱為品質(zhì)因素，或是電感線圈所呈現(xiàn)的感抗與線圈直流電阻的比值。品質(zhì)因素又稱為Q值，一般為50-300。Q值與線圈的結(jié)構(gòu)有關(guān)，Q值越高，電路的耗損越小。采用磁芯線圈，多股粗線圈均可提高線圈的Q值。

5.分布電容

分布電容又稱為寄生電容，指線圈的匝與匝之間、線圈與屏蔽罩之間、線圈與底版之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.標(biāo)稱電流

電感長(zhǎng)期工作不損壞所允許通過(guò)的最大電流。它是高頻、低頻扼流線圈和大功率諧振線圈的重要參數(shù)。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”。應(yīng)用時(shí)，實(shí)際通過(guò)電感器的電流不宜超過(guò)標(biāo)稱電流值。

二、電感器的選型及使用

(一)電感器在電路中的作用

電感的基本作用有濾波、振蕩、延遲、陷波等，一般對(duì)電感作用形象說(shuō)法是"通直流，阻交流"。

在電子線路中，電感線圈對(duì)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LC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。

(二)電感器的選型及運(yùn)用

1.電感線圈的選用

按照工作頻率的要求，選擇某種結(jié)構(gòu)的線圈。

(1)用于音頻段的一般要用帶鐵芯(硅鋼或坡莫合金)或低鐵氧體芯的線圈;

(2)在幾百千赫到幾兆赫間的線圈最好用鐵氧體芯，并已多股絕緣線繞制;

(3)磁芯采用高頻鐵氧體，也常用空心線圈;

(4)在100兆赫以上的一般不能選用鐵氧體芯，只能用空心線圈。

2.變壓器的選用

(1)選用電源變壓器時(shí)要與負(fù)載電路相匹配，電源變壓器應(yīng)留有功率余量(即輸出功率略大于負(fù)載電路的最大功率)，一般電源電路采用“E”型鐵芯，高保真音頻功放的電源電路選擇“C”型變壓器或環(huán)形變壓器。

(2)中頻變壓器有固定的諧振頻率，調(diào)幅收音機(jī)的中頻變壓器不能與調(diào)頻收音機(jī)的中頻變壓器互換;同一收音機(jī)中中頻變壓器順序不能裝錯(cuò)，也不能隨意調(diào)換。

(3)電視機(jī)中伴音中頻變壓器與圖像中頻變壓器不能互換，選用時(shí)應(yīng)選同型號(hào)、同規(guī)格的中頻變壓器，否則很難正常工作。

3.電感器在使用過(guò)程中要注意的以下事項(xiàng)：

(1)電感器使用的場(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)，電感一般呈現(xiàn)電感特性，只起儲(chǔ)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。不同電感的高頻特性都不一樣。

對(duì)于高頻信號(hào)用電感，主要用在射頻信號(hào)上。其電感值范圍：0.6nH～390nH。其直流電阻(以下 “直流電阻”均指器件本身的直流特性)與電感值有關(guān)，電感值越大，對(duì)應(yīng)的直流電阻也越大。自諧振頻率：一般在1GHz以上，最高可達(dá)12GHz。電感值越大，對(duì)應(yīng)的自諧振頻率往往越小。額定電流：幾十毫安～幾百毫安。電感值越大，對(duì)應(yīng)的額定電流往往越小。

對(duì)于一般信號(hào)用電感，用在高速信號(hào)上。其電感值范圍：0.01uH～1000uH。其直流電阻比高頻信號(hào)用電感和電源用電感大，最小值為100毫歐，大的可達(dá)到幾歐姆。自諧振頻率：幾十兆赫茲～幾百兆赫茲。電感值越大，其對(duì)應(yīng)的自諧振頻率越小。額定電流：幾毫安～幾十毫安。電感值越大，其對(duì)應(yīng)的額定電流越小。

對(duì)于電源用電感，其電感值范圍：1uH～470uH。其直流電阻有多種選擇，最小值為幾毫歐，大的有幾歐姆。自諧振頻率：幾十兆赫茲～幾百兆赫茲。額定電流：幾十毫安～幾安。工作頻率低于諧振頻率時(shí)，電感值基本保持穩(wěn)定;工作頻率超過(guò)諧振頻率，電感值將會(huì)先增大，一定頻率后，又迅速減小。應(yīng)選擇諧振頻率點(diǎn)高于工作頻率的電感。

審核編輯：湯梓紅