電感知識科普

　　一、電感簡介

　　電感（inductance of an ideal inductor）是閉合回路的一種屬性。當線圈通過電流后，在線圈中形成磁場感應，感應磁場又會產生感應電流來抵制通過線圈中的電流。這種電流與線圈的相互作用關系稱為電的感抗，也就是電感，單位是“亨利（H）”，以美國科學家約瑟夫·亨利命名。

　　二、電感特性

　　電感是衡量線圈產生電磁感應能力的物理量。當線圈通入非穩態電流時，周圍就會產生變化的磁場。通入線圈的功率越大，激勵出來的磁場強度越高，反之則?。ù鸥袘獜姸冗_到飽和之前）。

　　三、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”

　　通直流：所謂通直流就是指在直流電路中，電感的作用就相當于一根導線，不起任何作用。 阻交流：在交流電路中，電感會有阻抗，即XL，整個電路的電流會變小，對交流有一定的阻礙作用。

　　四、電感分類

　　電感的體積大小可以分辨出能通過電流的大小，因為電感的使用環境千差萬別，不可能用一種方式計算出全部電感要求，特定環境特制的設計。小的電感只有芝麻大小，大的電感可以達到卡車大小。

　　1．色碼電感

　　色碼電感又稱色環電感，是最簡單的棒形電感的加工，主要是用作訊號處理。本身和棒形電感的特性沒有很大的差別，只是多了一些固定物，和加上一些顏色方便分辨電感值，因單價十分便宜，現時比較不注重體積，以及仍可用插件的電子產品，使用色環電感仍很多。

　　2．插件電感

　　插件電感又稱工字型電感，其前身是撓線式貼片電感，工字型電感是它們的改良，擋板有效加強儲能能力，改變EMI（電磁干擾）方向和大小，亦可降低RDC（電感在直流電下的電阻）。它亦可說是訊號通訊電感跟POWER電感的一種妥協。貼片式的工字型電感主要用于幾百kHz至一兩MHz的較小型電源切換，如數字相機的LED升壓，ADSL…等等的較低頻部份的訊號處理或POWER用途。它的Q值有20，30，作為訊號處理頗為適合。RDC比撓線式貼片電感低，作為POWER也是十分好用。當然，很大顆的工字型電感，那肯定是POWER用途了。工字型電感最大的缺點，仍是開磁路，有EMI的問題，另外，噪音的問題比撓線式貼片電感大。

　　3．環形電感

　　環形電感又稱為繞線電感，其具有以下特性：

　?、佟∵m用于電源供應電路

　?、凇”砻嬲持愋?br />
　?、邸⊥庥^和尺寸符合EIA標準，不同尺寸規格可供選擇

　?、堋×己玫暮稿a性及耐熱性，適合于一般焊接及回焊

　　應 用：該產品被廣泛用于微型電視、液晶電視、攝影機、便攜式VRC、汽車音響、薄型收音機、電視調諧器、行動電話等。

　　4．貼片電感

　　貼片電感有4種類型，即繞線型、疊層型、編織型和薄膜片式電感器。常用的是繞線式和疊層式兩種類型。前者是傳統繞線電感器小型 化的產物;后者則采用多層印刷技術和疊層生產工藝制作，體積比繞線型片式電感器還要小，是電感元件領域重點開發的產品。

　?、佟±@線型

　　它的特點是電感量范圍廣(mH～H)，電感量精度高，損耗小(即Q大)，容許電流大、制作工藝繼承性強、簡單、成本低等，但不足之處是在進一步小型化方 面受到限制。陶瓷為芯的繞線型片電感器在這樣高的頻率能夠保持穩定的電感量和相當高的Q值，因而在高頻回路中占據一席之地。

　　TDK的NL系列電感為繞線型，0.01~100uH，精度5%，高Q值，可以滿足一般需求。 NLC型 適用于電源電路，額定電流可達300mA;NLV型為 高Q值，環保(再造塑料)，可與NL互換;NLFC 有磁屏，適用于電源線。

　?、凇’B層型

　　它具有良好的磁屏蔽性、燒結密度高、機械強度好。不足之處是合格率低、成本高、電感量較小、Q值低。

　　它與繞線片式電感器相比有諸多優點：尺寸小，有利于電路的小型化，磁路封閉，不會干擾周圍的元器件，也不會受臨近元器件的干擾，有利于元器件的高密度安裝;一體化結構，可靠性高;耐熱性、可焊性好;形狀規整，適合于自動化表面安裝生產。

　　TDK的MLK型電感，尺寸小，可焊性好，有磁屏，采用高密度設計，單片式結構，可靠性高;MLG型的感值小，采用高頻陶瓷，適用于高頻電路;MLK型工作頻率12GHz，高Q，低感值(1n~22nH)

　?、邸”∧て?br />
　　具有在微波頻段保持高Q、高精度、高穩定性和小體積的特性。其內電極集中于同一層面，磁場分布集中，能確保裝貼后的器件參數變化不大，在100MHz以上呈現良好的頻率特性。

　?、堋【幙椥?br />
　　特點是在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。

　　特性

　　a.表面貼裝高功率電感

　　b.具有小型化，高品質，高能量儲存和低電阻之特性

　　c.主要應用在電腦顯示板卡，筆記本電腦，脈沖記憶程序設計，以及DC-DC轉換器上

　　d.可提供卷軸包裝適用于表面自動貼裝

　　特點

　　a. 平底表面適合表面貼裝

　　b. 優異的端面強度良好之焊錫性

　　c. 具有較高Q值，低阻抗之特點

　　d. 低漏磁，低RDC，耐大電流之特點

　　e. 可提供編帶包裝，便于自動化裝配

　　5．磁珠

　　磁珠專用于抑制信號線、電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾，還具有吸收靜電脈沖的能力。磁珠是用來吸收超高頻信號，像一些RF電路，PLL，振蕩電路，含超高頻存儲器電路（DDRSDRAM，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，其應用頻率范圍很少超過50MHZ。磁珠有很高的電阻率和磁導率，等效于電阻和電感串聯，但電阻值和電感值都隨頻率變化。

　　磁珠與電感的區別：電感是儲能元件，而磁珠是能量轉換（消耗）器件。電感多用于電源濾波回路，側重于抑止傳導性干擾；磁珠多用于信號回路，主要用于EMI方面。磁珠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，而電感是一種儲能元件，用在LC振蕩電路、中低頻的濾波電路等，其應用頻率范圍很少超過50MHz。

　　五、 電感參數解讀

　　1.  電感器的主要技術指標：

　?、佟‰姼辛?br />
　　電感量也稱自感系數，是表示電感器產生自感應能力的一個物理量。

　　電感器電感量的大小，主要取決于線圈的圈數（匝數）、繞制方式、有無磁心及磁心的材料等等。通常，線圈圈數越多、繞制的線圈越密集，電感量就越大。有磁心的線圈比無磁心的線圈電感量大；磁心導磁率越大的線圈，電感量也越大。

　　電感量的基本單位是亨利（簡稱亨），用字母“H”表示。常用的單位還有毫亨（mH）和微亨（μH），它們之間的關系是：     1H=1000mH     1mH=1000μH

　?、凇≡试S偏差

　　允許偏差是指電感器上標稱的電感量與實際電感的允許誤差值。

　　一般用于振蕩或濾波等電路中的電感器要求精度較高，允許偏差為±0.2%~±0.5%；而用于耦合、高頻阻流等線圈的精度要求不高；允許偏差為±10%~15%。

　?、邸∑焚|因數

　　品質因數也稱Q值或優值，是衡量電感器質量的主要參數。它是指電感器在某一頻率的交流電壓下工作時，所呈現的感抗與其等效損耗電阻之比。電感器的Q值越高，其損耗越小，效率越高。     電感器品質因數的高低與線圈導線的直流電阻、線圈骨架的介質損耗及鐵心、屏蔽罩等引起的損耗等有關。

　?、堋》植茧娙?br />
　　分布電容是指線圈的匝與匝之間、線圈與磁心之間存在的電容。電感器的分布電容越小，其穩定性越好。

　?、荨☆~定電流

　　額定電流是指電感器有正常工作時反允許通過的最大電流值。若工作電流超過額定電流，則電感器就會因發熱而使性能參數發生改變，甚至還會因過流而燒毀。

　　2.   電感的標識方法（與電阻類似）：

　?、佟?直標法

　　直標法是將電感器的標稱電感量用數字和文字符號直接標在電感器外壁上，電感量單位后面用一個英文字母表示其允許偏差，各字母所代表的允許偏差見下表。例如：560uHK表示標稱電感量為560uH,允許偏差為土10％

　?、凇荡a標示法

　　數碼標示法是用三位數字來表示電感器電感量的標稱值，該方法常見于貼片電感器上。在三位數字中，從左至右的第一、第二位為有效數字，第三位數字表示有效數字后面所加“0”的個數(單位為uH)。如果電感量中有小數點，則用“R”表示，并占一位有效數字。電感量單位后面用一個英文字母表示其允許偏差，各字母代表的允許偏差見表1。例如：標示為“102J”的電感量為10×102=1000uH，允許偏差為土 5％；標示為“183K”的電感量為18mH，允許偏差為士10％。需要注意的是要將這種標示法與傳統的方法區別開，如標示為“470”或“47”的電感量為47uH，而不是470uH。

　?、邸∥淖址柗?br />
　　文字符號法是將電感器的標稱值和允許偏差值用數字和文字符號按——定的規律組合標志在電感體上。采用這種標示方法的通常是一些小功率電感器其單位通常為nH或pH，用N或R代表小數點。例如：4N7表示電感量為4．7nH，4R7則代表電感量為4．7uH;47N表示電感量為47nH，6R8表示電感量為6．8uH。采用這種標示法的電感器通常后綴一個英文字母表示允許偏差，各字母代表的允許偏差與直標法相同。

　?、堋∩珮朔ǎㄅc電阻類似）

　　六、貼片電感的分類

　　1.         按結構分類

　　貼片電感按其結構的不同可分為線繞式貼片電感和非線繞式貼片電感（多層片狀、印刷電感等），還可分為固定式貼片電感和可調式貼片電感。

　　按貼裝方式分：有貼片式貼片電感，插件式貼片電感。同時對貼片電感有外部屏蔽的成為屏蔽貼片電感，線圈裸露的一般稱為非屏蔽貼片電感。貼片電感插件電感固定式貼片電感又分為空心電子表感器、磁心貼片電感、鐵心貼片電感等，根據其結構外形和引腳方式還可分為立式同向引腳貼片電感、臥式軸向引腳貼片電感、大中型貼片電感、小巧玲瓏型貼片電感和片狀貼片電感等。

　　可調式貼片電感又分為磁心可調貼片電感、銅心可調貼片電感、滑動接點可調貼片電感、串聯互感可調貼片電感和多抽頭可調貼片電感。

　　2.        按工作頻率分類

　　電感按工作頻率可分為高頻貼片電感、中頻貼片電感和低頻貼片電感。高頻貼片電感技術上差距較大，許多廠商的產品不成熟，常用比較可信的主要是捷比信高頻電感。

　　空心貼片電感、磁心貼片電感和銅心貼片電感一般為中頻或高頻貼片電感，而鐵心貼片電感多數為低頻貼片電感。

　　3.        按用途分類

　　貼片電感按用途可分為振蕩貼片電感、校正貼片電感、顯像管偏轉貼片電感、阻流貼片電感、濾波貼片電感、隔離電感貼片電感、被償貼片電感，同時對需要通過大電流等情況會使用到捷比信功率貼片電感。 振蕩貼片電感又分為電視機行振蕩線圈、東西枕形校正線圈等。

　　顯像管偏轉貼片電感分為行偏轉線圈和場偏轉線圈。

　　阻流貼片電感（也稱阻流圈）分為高頻阻流圈、低頻阻流圈、電子鎮流器用阻流圈、電視機行頻阻流圈和電視機場頻阻流圈等。

　　濾波貼片電感分為電源（工頻）濾波貼片電感和高頻濾波貼片電感等。

　　七、貼片電感在電路中的作用

　　電感（inductance）是電子電路或裝置的屬性之一，指的是：當電流改變時，因電磁感應而產生抵抗電流改變的電動勢（EMF，electromotive force）。

　　電路中的任何電流，會產生磁場，磁場的磁通量又作用于電路上。依據楞次定律，此磁通會借由感應出的電壓（反電動勢）而傾向于抵抗電流的改變。磁通改變量對電流改變量的比值稱為自感，自感通常也就直接稱作是這個電路的電感。具有電感性的裝置稱為電感器（inductor，中文里一般也簡稱電感），電感器通常是一線圈，可以聚集磁場。（自感是互感的特例）

　　八、選用貼片電感時應注意的指標

　　1．最高工作電壓：貼片電感是指電阻器長期工作不發生過熱或電擊穿損壞時的電壓。如果電壓超過規定值，電阻器內部產生火花，引起噪聲，甚至損壞。

　　2．穩定性：穩定性是衡量電阻器在外界條件（溫度、濕度、電壓、時間、負荷性質等）作用下電阻變化的程度。

　　3．噪聲電動勢：貼片電感的噪聲電動勢在一般電路中可以不考慮，但在弱信號系統中不可忽視，線繞電阻器的噪聲只習作定于熱噪聲（分子擾動引起）僅與阻值、溫度和外界電壓的頻帶有關。薄膜電阻除了熱噪聲外，還有電流噪聲，這種噪聲近似地與外加電壓成正比。

　　4．額定功率：貼片電感在規定的環境溫度和濕度下，假定周圍空氣不流通，在長期連續負載而不損壞或基本不改變性能的情況下，電阻器上允許消耗的最大功率,為保證安全使用，一般選其額定功率比它在電路中消耗的功率高1-2倍。

　　5．允許誤差：貼片電感實際阻值對于標稱阻值的最大允許偏差范圍，它所表示產品的精度. 常用的精度有5%，1%，0.5%，0.1%，0.01%

　　6．高頻特性：貼片電感使用在高頻條件下，要考慮其固定有電感和固有電容的影響，這時，電阻器變為一個直流電阻（R0）與分布電感串聯，然后再與分布電容并聯的等效電路，非線繞電阻器的LR=0.01-0.05微亨，CR=0.1-5皮法，線繞電阻器的LR達幾十微亨，CR達幾十皮法，即使是無感繞法的線繞電阻器，LR仍有零點幾微亨。

　　九、貼片電感在使用過程中要注意的事項

　　1.  電感使用的場合

　　潮濕與干燥、環境溫度的高低、高頻或低頻環境、要讓電感表現的是感性，還是阻抗特性等，都要注意。

　　2. 電感的頻率特性

　　在低頻時，貼片電感一般呈現電感特性，既只起蓄能，濾高頻的特性。 但在高頻時，它的阻抗特性表現的很明顯。有耗能發熱，感性效應降低等現象。不同的電感的高頻特性都不一樣。

　　3. 電感設計要承受的最大電流，及相應的發熱情況。

　　4. 使用磁環時，對照上面的磁環部分，找出對應的l值，對應材料的使用范圍。

　　5. 注意導線（漆包線、紗包或裸導線），常用的漆包線。要找出最適合的線徑。