電感及電感材料詳細(xì)介紹

電感及電感材料詳細(xì)介紹

????? 1.1 電感的定義：
??????? 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。
????????
???? 總之，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。
???????? 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=2πfL
???????? 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 。
????? 三、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。
???????? 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、體積小、價格低。
????? 四、 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=2πfL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 。
??????? 可見，線圈電感量越大，流過越大，儲存的電能也就越多。
????????? 電感的符號
??????? 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。
????? 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、****X、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： 0402 0603 08051008 1206 1210 1812 1008=2.5mm*2.0mm
????? 1210=3.2mm*2.5mm
???????? 個別示意圖：? 貼片繞線電感????????? 貼片疊層電感
???????? 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；
???????? 個別示意圖：貼片功率電感????????????? 屏蔽式功率電感
???????? 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
???????? 個別示意圖：貼片磁珠??????????????????? 貼片大電流磁珠
???????
??????? 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
????????
????????
???????? 規(guī)格 A B C 阻抗值(Ω)
?????????? 10mHz 100mHz
?????????? RH3.5X4.7X0.8 3.5±0.15 4.7±0.3 62±2 20 45
?????????? RH3.5X6X0.8 3.5±0.15 6±0.3 62±2 25 65
?????????? RH3.5X9X0.08 3.5±0.15 9±0.3 62±2 40 105
??????? 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%
??????? 插件的色環(huán)電感??????????????? 讀法：同色環(huán)電阻的標(biāo)示
???????? 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、電感在電路中的應(yīng)用
???????
???? 電感在電路最常見的功能就是與電容一起，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。
????????? LC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。
?????????
????? 七、 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(xiàng)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。
????? 八、 電感與磁珠的聯(lián)系與區(qū)別
???????? 電感和磁珠的什么聯(lián)系與區(qū)別
??????? 1、電感是儲能元件，而磁珠是能量轉(zhuǎn)換（消耗）器件
??????? 2、電感多用于電源濾波回路，磁珠多用于信號回路，用于EMC對策
??????? 3、磁珠主要用于抑制電磁輻射干擾，而電感用于這方面則側(cè)重于抑制傳導(dǎo)性干擾。兩者都可用于處理EMC、EMI問題。
??????? EMI的兩個途徑，即：輻射和傳導(dǎo)，不同的途徑采用不同的抑制方法。前者用磁珠，后者用電感。
??????? 4、磁珠是用來吸收超高頻信號，象一些RF電路，PLL，振蕩電路，含超高頻存儲器電路（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50MHZ。
??????? 5、電感一般用于電路的匹配和信號質(zhì)量的控制上。一般地的連接和電源的連接。
??????? 在模擬地和數(shù)字地結(jié)合的地方用磁珠。對信號線也采用磁珠。
??????? 磁珠的大?。ù_切的說應(yīng)該是磁珠的特性曲線）
???? 取決于需要磁珠吸收的干擾波的頻率。磁珠就是阻高頻，對直流電阻低，對高頻電阻高。比如1000R@100Mhz就是說對100M頻率的信號有1000歐姆的電阻。因?yàn)榇胖榈膯挝皇前凑账谀骋活l率產(chǎn)生的阻抗來標(biāo)稱的，阻抗的單位也是歐姆。磁珠的datasheet上一般會附有頻率和阻抗的特性曲線圖。一般以100MHz為標(biāo)準(zhǔn)，比如2012B601，就是指在100MHz的時候磁珠的Impedance為600歐姆。
????? 九、 部分電感的計算公式
???????? 9.1 環(huán)形電感
???????? 針對環(huán)形CORE，有以下公式可利用:(IRON)
???????? L=N2*AL L=電感量(H)AL= 感應(yīng)系數(shù)
???????? H-DC=0.4πNI /lN==繞線匝數(shù)（圈）
???????? H-DC=直流磁化力 I=通過電流(A) l= 磁路長度(cm)
??????? l及AL值大小，可參照Micrometa對照表。例如:
???? 以T50-52材，繞線5圈半，其L值為T50-52(表示OD為0.5英寸)，經(jīng)查表其AL值約為33nH
??????? L=33*(5.5)2=998.25nH≈1μH
??????? 當(dāng)通過10A電流時，其L值變化可由l=3.74(查表)
???????? H-DC=0.4πNI / l =0.4×3.14×5.5×10 / 3.74 = 18.47 （查表后）
??????? 即可了解L值下降程度(μi%)
???????? 9.2 電感計算
???????? 介紹一個經(jīng)驗(yàn)公式
??????? L=(k*μ0*μs*N2*S)/l
???????? 其中
???????? μ0為真空磁導(dǎo)率=4π*10(-7)。（10的負(fù)七次方）
???????? μs為線圈內(nèi)部磁芯的相對磁導(dǎo)率，空心線圈時μs=1
???????? N2 為線圈圈數(shù)的平方
???????? S線圈的截面積，單位為平方米
???????? l 線圈的長度， 單位為米
???????? k系數(shù)，取決于線圈的半徑（R）與長度(l)的比值。
??????? 計算出的電感量的單位為亨利。??????????????? K值表
?????????? 2R/l 對應(yīng)的K 3R/l 對應(yīng)的K 3R/l 對應(yīng)的K 4R/l 對應(yīng)的K
?????????? 0.1 0.96 0.6 0.79 2 0.52 10 0.2
?????????? 0.2 0.92 0.8 0.74 3 0.43 20 0.12
?????????? 0.3 0.88 1 0.69 4 0.37