電感在電路中的作用與使用方法
 

一、電感器的定義

電感的定義：

   電感是導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)通過(guò)交流電流時(shí)，在導(dǎo)線(xiàn)的內(nèi)部及其周?chē)a(chǎn)生交變磁通，導(dǎo)線(xiàn)的磁通量與生產(chǎn)此磁通的電流之比。

  當(dāng)形成閉合回路時(shí)，此感應(yīng)電勢(shì)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(xiàn)總量要力圖阻止原來(lái)磁力線(xiàn)的變化的。由于原來(lái)磁力線(xiàn)變化來(lái)源于外 加交變電源的變化，故從客觀效果看，電感線(xiàn)圈有阻止交流電路中電流變化的特性。電感線(xiàn)圈有與力學(xué)中的慣性相類(lèi)似的特性，在電學(xué)上取名為“自感應(yīng)”，通常在 拉開(kāi)閘刀開(kāi)關(guān)或接通閘刀開(kāi)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(shì)所造成的。

   總之，當(dāng)電感線(xiàn)圈接到交流電源上時(shí)，線(xiàn)圈內(nèi)部的磁力線(xiàn)將隨電流的交變而時(shí)刻在變化著，致使線(xiàn)圈不斷產(chǎn)生電磁感應(yīng)。這種因線(xiàn)圈本身電流的變化而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，稱(chēng)為“自感電動(dòng)勢(shì)”。

   由此可見(jiàn)，電感量只是一個(gè)與線(xiàn)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(xiàn)圈慣性的量度而與外加電流無(wú)關(guān)。

電感線(xiàn)圈與變壓器

   電感線(xiàn)圈：導(dǎo)線(xiàn)中有電流時(shí)，其周?chē)唇⒋艌?chǎng)。通常我們把導(dǎo)線(xiàn)繞成線(xiàn)圈，以增強(qiáng)線(xiàn)圈內(nèi)部的磁場(chǎng)。電感線(xiàn)圈就是據(jù)此把導(dǎo)線(xiàn)（漆包線(xiàn)、紗包或裸導(dǎo)線(xiàn)）一圈靠一圈（導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)圈只有一個(gè)繞組。

   變壓器：電感線(xiàn)圈中流過(guò)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(xiàn)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(xiàn)圈一般叫變壓器。

電感的符號(hào)與單位

   電感符號(hào)：L；

   電感單位：亨(H)、毫亨(mH)、微亨(uH)，1H=10*10*10mH=10*10*10*10*10*10uH。

電感的分類(lèi)：

   按電感形式分類(lèi)：固定電感、可變電感；

   按導(dǎo)磁體性質(zhì)分類(lèi)：空芯線(xiàn)圈、鐵氧體線(xiàn)圈、鐵芯線(xiàn)圈、銅芯線(xiàn)圈；

   按工作性質(zhì)分類(lèi)：天線(xiàn)線(xiàn)圈、振蕩線(xiàn)圈、扼流線(xiàn)圈、陷波線(xiàn)圈、偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈；

   按繞線(xiàn)結(jié)構(gòu)分類(lèi)：?jiǎn)螌泳€(xiàn)圈、多層線(xiàn)圈、蜂房式線(xiàn)圈；

   按工作頻率分類(lèi)：高頻線(xiàn)圈、低頻線(xiàn)圈；

   按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類(lèi)：磁芯線(xiàn)圈、可變電感線(xiàn)圈、色碼電感線(xiàn)圈、無(wú)磁芯線(xiàn)圈等。

二、電感的主要特性參數(shù)

電感量L

   電感量L表示線(xiàn)圈本身固有特性，與電流大小無(wú)關(guān)。除專(zhuān)門(mén)的電感線(xiàn)圈（色碼電感）外，電感量一般不專(zhuān)門(mén)標(biāo)注在線(xiàn)圈上，而以特定的名稱(chēng)標(biāo)注。

感抗XL

   電感線(xiàn)圈對(duì)交流電流阻礙作用的大小稱(chēng)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。

品質(zhì)因素Q

  品質(zhì)因素Q是表示線(xiàn)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(xiàn)圈的Q值愈高，回路的損耗愈小。線(xiàn)圈的Q值與導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)圈的Q值通常為幾十到幾百。采用磁芯線(xiàn)圈，多股粗線(xiàn)圈均可提高線(xiàn)圈的 Q值。

分布電容

   線(xiàn)圈的匝與匝間、線(xiàn)圈與屏蔽罩間、線(xiàn)圈與底版間存在的電容被稱(chēng)為分布電容。分布電容的存在使線(xiàn)圈的Q值減小，穩(wěn)定性變差，因而線(xiàn)圈的分布電容越小越好。采用分段繞法可減少分布電容。

允許誤差

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

標(biāo)稱(chēng)電流

   指線(xiàn)圈允許通過(guò)的電流大小，通常用字母A、B、C、D、E分別表示，標(biāo)稱(chēng)電流值為50mA、150mA、300mA、700mA、1600mA。

三、常用電感線(xiàn)圈

單層線(xiàn)圈

   單層線(xiàn)圈是用絕緣導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)線(xiàn)圈。

蜂房式線(xiàn)圈

   如果所繞制的線(xiàn)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(xiàn)圈稱(chēng)為蜂房式線(xiàn)圈。而其旋轉(zhuǎn)一周，導(dǎo)線(xiàn)來(lái)回彎折的次數(shù)，常稱(chēng)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(xiàn)圈都是利用蜂房繞線(xiàn)機(jī)來(lái)繞制，折點(diǎn)越多，分布電容越小。

鐵氧體磁芯和鐵粉芯線(xiàn)圈

   線(xiàn)圈的電感量大小與有無(wú)磁芯有關(guān)。在空芯線(xiàn)圈中插入鐵氧體磁芯，可增加電感量和提高線(xiàn)圈的品質(zhì)因素。

銅芯線(xiàn)圈

   銅芯線(xiàn)圈在超短波范圍應(yīng)用較多，利用旋動(dòng)銅芯在線(xiàn)圈中的位置來(lái)改變電感量，這種調(diào)整比較方便、耐用。

色碼電感線(xiàn)圈

   是一種高頻電感線(xiàn)圈，它是在磁芯上繞上一些漆包線(xiàn)后再用環(huán)氧樹(shù)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(lái)標(biāo)記。其單位為uH。

阻流圈（扼流圈）

   限制交流電通過(guò)的線(xiàn)圈稱(chēng)阻流圈，分高頻阻流圈和低頻阻流圈。

偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈

   偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈是電視機(jī)掃描電路輸出級(jí)的負(fù)載，偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈要求：偏轉(zhuǎn)靈敏度高、磁場(chǎng)均勻、Q值高、體積小、價(jià)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(shuō)法：“通直流，阻交流”；

   細(xì)化解說(shuō)：在電子線(xiàn)路中，電感線(xiàn)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。

   電感線(xiàn)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=1/2Li2?？梢?jiàn)，線(xiàn)圈電感量越大，流過(guò)越大，儲(chǔ)存的電能也就越多。

電感的符號(hào)

   電感量的標(biāo)稱(chēng)：直標(biāo)式、色環(huán)標(biāo)式、無(wú)標(biāo)式；

   電感方向性：無(wú)方向；

   檢查電感好壞方法：用電感測(cè)量?jī)x測(cè)量其電感量；用萬(wàn)用表測(cè)量其通斷，理想的電感電阻很小，近乎為零。

五、電感的型號(hào)、規(guī)格及命名

   國(guó)內(nèi)外有眾多的電感生產(chǎn)廠(chǎng)家，其中廠(chǎng)家有SAMUNG、PHI、TDK、AVX、VISHAY、NEC、KEMET、ROHM等。

片狀電感

   電感量：10NH～1MH；

   材料：鐵氧體繞線(xiàn)型陶瓷疊層；

   精度：J=±5%K=±10%M=±20%；

   尺寸：04020603080510081206121018121008=2.5mm*2.0mm1210=3.2mm*2.5mm。

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。

片狀磁珠

   種類(lèi)：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）。

插件磁珠

   規(guī)格：RH3.5。

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。

立式電感

   電感量：0.1uH～3MH；

   規(guī)格：PK0455/PK0608/PK0810/PK0912。

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(jià)位一般較低，自諧振頻率高。

磁環(huán)電感

   規(guī)格：TC3026/TC3726/TC4426/TC5026；

   尺寸（單位mm）：3.25~15.88。

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(xiàn)繞成，而為了減少電感本身的線(xiàn)路電阻對(duì)直流電流的影響，要采用線(xiàn)徑較粗的漆包線(xiàn)。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、電感在電路中的應(yīng)用

  電感在電路常見(jiàn)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(hào)的直流電通過(guò)LC濾波電路，那么，交流干擾信號(hào)將被電容變成熱能消耗掉；變得比較純凈的直流電流通過(guò)電感時(shí)，其中的交流干擾信號(hào)也被 變成磁感和熱能，頻率較高的容易被電感阻抗，這就可以抑制較高頻率的干擾信號(hào)。

LC濾波電路

  在線(xiàn)路板電源部分的電感一般是由線(xiàn)徑非常粗的漆包線(xiàn)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(xiàn)路板還大量采用“蛇行線(xiàn)＋貼片鉭電容”來(lái)組成LC電路，因?yàn)樯咝芯€(xiàn)在電路板上來(lái)回折行，也可以看作一個(gè)小電感。

七、常見(jiàn)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(hù)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。

八、電感與磁珠的聯(lián)系與區(qū)別

電感和磁珠有什么聯(lián)系與區(qū)別

   1、電感是儲(chǔ)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(hào)回路，用于EMC對(duì)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(wèn)題。EMI的兩個(gè)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(lái)吸收超高頻信號(hào)，象一些RF電路，PLL，振蕩電路，含超高頻存儲(chǔ)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(yīng)用頻率范圍很少超過(guò)50MHZ；

   5、電感一般用于電路的匹配和信號(hào)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(duì)信號(hào)線(xiàn)也采用磁珠。

  磁珠的大小（確切的說(shuō)應(yīng)該是磁珠的特性曲線(xiàn)）取決于需要磁珠吸收的干擾波的頻率。磁珠就是阻高頻，對(duì)直流電阻低，對(duì)高頻電阻高。比如 1000R@100Mhz就是說(shuō)對(duì)100M頻率的信號(hào)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(lái)標(biāo)稱(chēng)的，阻抗的單位也是歐姆。 磁珠的datasheet上一般會(huì)附有頻率和阻抗的特性曲線(xiàn)圖。一般以100MHz為標(biāo)準(zhǔn)，比如2012B601，就是指在100MHz的時(shí)候磁珠的 Impedance為600歐姆。

九、部分電感的計(jì)算公式

環(huán)形電感

   針對(duì)環(huán)形CORE，有以下公式可利用:(IRON)

   L=N2*ALL=電感量(H)AL=感應(yīng)系數(shù)；

   H-DC=0.4πNI/lN==繞線(xiàn)匝數(shù)（圈）；

   H-DC=直流磁化力I=通過(guò)電流(A)l=磁路長(zhǎng)度(cm)；

   l及AL值大小，可參照Micrometa對(duì)照表。例如:以T50-52材，繞線(xiàn)5圈半，其L值為T(mén)50-52(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(guò)10A電流時(shí)，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%)。

電感計(jì)算

   介紹一個(gè)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(xiàn)圈內(nèi)部磁芯的相對(duì)磁導(dǎo)率，空心線(xiàn)圈時(shí)μs=1；
   N2為線(xiàn)圈圈數(shù)的平方；
   S線(xiàn)圈的截面積，單位為平方米；
   l線(xiàn)圈的長(zhǎng)度，單位為米；
   k系數(shù)，取決于線(xiàn)圈的半徑（R）與長(zhǎng)度(l)的比值；
   計(jì)算出的電感量的單位為亨利；
   以上均為理論值，實(shí)際的電量以實(shí)測(cè)為準(zhǔn)。

十、電感的測(cè)量

   電感測(cè)量的兩類(lèi)儀器：RLC測(cè)量（電阻、電感、電容三種都可以測(cè)量）和電感測(cè)量?jī)x；
   電感的測(cè)量：空載測(cè)量（理論值）和在實(shí)際電路中的測(cè)量（實(shí)際值）；
   由于電感使用的實(shí)際電路過(guò)多，難以類(lèi)舉。所以我們就在空載情況下的測(cè)量加以解說(shuō)。

電感量的測(cè)量步驟：（RLC測(cè)量）
   1、熟悉儀器的操作規(guī)則（使用說(shuō)明），及注意事項(xiàng)；
   2、開(kāi)啟電源，預(yù)備15~30分鐘；
   3、選中L檔，選中測(cè)量電感量；
   4、把兩個(gè)夾子互夾并復(fù)位清零；
   5、把兩個(gè)夾子分別夾住電感的兩端，讀數(shù)值并記錄電感量；
   6、重復(fù)步驟4和步驟5，記錄測(cè)量值。要有5~8個(gè)數(shù)據(jù)；
   7、比較幾個(gè)測(cè)量值：若相差不大（0.2uH）則取其平均值，記得電感的理論值；若相差過(guò)大（）0.3uH）則重復(fù)步驟2~步驟6，直到取到電感的理論值；
   不同的儀器能測(cè)量的電感參數(shù)都有一些出入。因此，做任何測(cè)量前的熟悉你的測(cè)量?jī)x器。你的儀器能做什么。然后按照它給你的操作說(shuō)明去做即可。

十一、電感在使用過(guò)程中要注意的事項(xiàng)

電感使用的場(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。

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(shuō)：
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(xiàn)圈繞組之間在高頻高阻的情況下產(chǎn)生的電容小。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(xiàn)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(guò)電阻。鐵氧 體是一個(gè)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。

電感設(shè)計(jì)要承受的大電流，及相應(yīng)的發(fā)熱情況。
使用磁環(huán)時(shí)，對(duì)照上面的磁環(huán)部分，找出對(duì)應(yīng)的L值，對(duì)應(yīng)材料的使用范圍。
注意導(dǎo)線(xiàn)（漆包線(xiàn)、紗包或裸導(dǎo)線(xiàn)），常用的漆包線(xiàn)。要找出適合的線(xiàn)經(jīng)。