電感的選型和應用_圖文

1、電感選型與應用知識能產生電感作用的元件統(tǒng)稱為電感原件,常常直接簡稱為電感。電感是用絕緣導線 (例如漆包線 , 沙 包線等 繞制而成的電磁感應元件,屬于常用元件。電感的作用 :通直流阻交流這是簡單的說法,對交流信 號進行隔離 , 濾波或與電容器 , 電阻器等組成諧振電路 . 它是利用電磁感應的原理進行工作的。在交流電路 中,電感線圈有阻礙交流通過的能力,而對直流卻不起作用(除線圈本身的直流電阻外 。所以電感線圈 可以在交流電路中作阻流、降壓、交連耦合以及負載用。 當 電感 和 電容 配 合 時 ,可以作 調 諧、濾波、 選頻 、 退 耦等用。電感線圈是組成電路的 基 本元件 之一 。由 于電感是

2、 由 外 國 的 科學家亨 利 發(fā)現(xiàn) 的,所以電感的單 位就 是 “亨 利 ”電感 符 號 :L電感單 位:亨 (H、 毫亨 (mH、 微亨 (uH, 他們 的 換算關系 為 1H=1000mH=1000 000uH。一、電感的型號命名方法電感元件的 型 號 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,用 數(shù)字 或 字母表示 。例如 : LGX 型 為 小型高頻 電感線圈。應 指出

3、 的是, 目前固定 電感線圈的 型 號 命名方 法 各 生產 廠 有所不 同 , 尚無 統(tǒng) 一 的 標準 。二、電感的結構特點(一 電感器的 結構 與 特點 電感器 一般由骨架 、繞組、 屏蔽罩 、 封裝材料 、磁 心 或 鐵心 等組成。1.骨架 骨架泛指 繞制線圈的 支架 。 一些體積較大 的 固定式 電感器或可 調式 電感器(如振 蕩 線圈、阻 流圈等 , 大 多 數(shù) 是 將 漆包線(或 紗 包線 環(huán) 繞在 骨架 上 , 再將 磁 心 或 銅 心 、 鐵心 等 裝 入 骨架 的 內腔 ,以 提 高其 電感 量 。 骨架 通常是 采 用 塑 料 、 膠木 、 陶瓷 制成, 根據(jù)實際需要 可以

4、制成不 同 的 形狀 。 小型 電感器 (例如 色碼 電感器 一般 不 使 用 骨架 ,而是直接 將 漆包線繞在磁 心 上 。 空 心 電感器(也 稱 脫胎 線圈或 空 心 線圈, 多 用于 高頻 電路中不用磁 心 、 骨架和屏蔽罩 等,而是 先 在 模具上 繞 好后再脫去模具 , 并將 線圈 各 圈 之 間拉開 一定 距 離。2. 繞組 繞組是 指 具 有 規(guī) 定 功 能的 一 組線圈,它是電感器的 基 本組成 部分 。 繞組有單 層 和 多層 之分 。 單 層 繞組 又 有 密 繞(繞制 時 導線 一 圈 挨 一 圈 和 間 繞(繞制 時 每 圈導線 之 間均 隔 一定 的 距 離 兩種形

5、 式 ; 多層 繞組有 分 層平 繞、 亂 繞、 蜂房 式 繞法等 多種 。3. 磁 心 與磁 棒 磁 心 與磁 棒 一般 采 用 鎳鋅 鐵 氧 體 (NX 系列 或 錳鋅 鐵 氧 體 (MX 系列 等 材料 ,它有 “ 工 ”字 形 、 柱形 、 帽形 、 “ E ” 形 、 罐形 等 多種形狀 。4.鐵心 鐵心材料主 要 有 硅鋼片 、 坡莫 合 金 等, 其 外 形多 為 “ E ”型 。5.屏蔽罩 為 避免 有 些 電感器在工作 時 產生的磁 場影響 其 它電路及元器件 正 常工作, 就 為 其 增加了金 屬 屏 幕 罩 (例如 半 導 體 收音機 的振 蕩 線圈等 。 采 用 屏蔽罩

6、 的電感器, 會增加 線圈的 損耗 , 使 Q 值 降 低 。 6.封裝材料 有 些 電感器(如 色碼 電感器、 色環(huán) 電感器等繞制 好后 ,用 封裝材料 將 線圈 和 磁 心 等 密 封 起 來 。 封裝材料 采 用 塑 料 或 環(huán)氧樹脂 等。(二 小型固定 電感器 小型固定 電感器通常是用漆包線在磁 心 上 直接繞制而成, 主 要 用在濾波、振 蕩 、 陷 波、 延遲 等電路中,它有 密 封式和 非 密 封式 兩種 封裝 形 式 , 兩種形 式 又 都 有 立 式和 臥 式 兩種 外 形 結構 。1. 立 式 密 封固定 電感器 立 式 密 封固定 電感器 采 用 同 向 型 引腳 , 國

7、 產有 LG 和 LG2等 系列 電感器, 其 電感 量 范圍 為 0.12200H (直 標 在外 殼 上 , 額 定 工作電流為 0.051.6A, 誤差范圍 為 5%10%。進 口 有 TDK 系列 色碼 電感器, 其 電感 量 用 色 點標 在電感器 表 面 。2. 臥 式 密 封固定 電感器 臥 式 密 封固定 電感器 采 用 軸向 型 引腳 , 國 產有 LG1、 LGA 、 LGX 等 系列 。 LG1系列 電感器的電感 量 范圍 為 0.122000H (直 標 在外 殼 上 , 額 定 工作電流為 0.051.6A, 誤差范圍 為 5%10%。 LGA系列 電感器 采 用 超

8、 小型結構 , 外 形 與 1/2W色環(huán) 電阻器 相似 , 其 電感 量 范圍 為 0.22100H (用 色環(huán) 標 在外 殼 上 , 額 定 電流為 0.090.4A。 例如 LGX 系列 色碼 電感器 也 為 小型封裝結構 , 其 電感 量 范圍 為 0.110000H , 額客 電流 分 為 50mA 、 150mA 、 300mA 和 1.6A 四 種規(guī) 格 。(三 可 調 電感器 常用的可 調 電感器有 半 導 體 收音機 用振 蕩 線圈、電 視 機 用行振 蕩 線圈、行線 性 線圈、 中 頻 陷 波線圈、 音響 用 頻 率補償 線圈、阻波線圈等。三、電感量標示及符號1. 直 標 法

9、 :在電感線圈的外 殼 上 直接用 數(shù)字和 文 字標出 電感線圈的電感 量 , 允許誤差 及 最 大 工作電流等 主 要 參 數(shù) .2. 色 標 法 :同 電阻 標 法 . 單 位 為 H3、電感 符 號 四、電感器主要特性參數(shù)1. 標 稱電感 量 :上 標 注 的電感 量 的 大小 . 表示 線圈本身 固 有 特 性 , 主 要 取決 于線圈的圈 數(shù) , 結構 及繞制 方 法等 , 與電流 大小無關 , 反映 電感線圈 存儲 磁 場 能的能力 , 也 反映 電感器通過 變化 電流 時 產生感應電 動勢 的能力 . 單 位 為 亨 (H.2. 允許誤差 :電感的 實際 電感 量 相 對于 標

10、稱 值 的 最 大 允許偏差范圍 稱為 允許誤差 .3. 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 關系 為 XL=2fL.4品質因素 Q :表示 線圈 質 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 與導線的直流電阻 , 骨架 的 介質 損耗 , 屏蔽罩 或 鐵 芯引 起的 損耗 , 高頻 趨膚效 應的 影 響 等 因素 有 關 . 線圈的 Q 值 通常為 幾十到

11、 一 百 .5. 額 定 電流 :額 定 電流是 指 能 保證 電路 正 常工作的工作電流 .6. 標 稱電壓7. 分 布 電容(寄 生電容線圈的 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。8、 自 諧振 頻 率 (Q 最 大 是的 頻 率 當頻 率很 高時 ,電感不 再 被 當 做集總參 數(shù) 看待 , 寄 生 參 數(shù) 的 影響 不可 忽略 。 寄 生 參 數(shù) 包 括 Ra

12、c 等 效串聯(lián) 電 阻 (ESR 和 Cs 等 效 并 聯(lián) 電感 (ESL 。 電感器 實際 等 效 電路 如 圖 所 示 電感 值 (inductance 、電感感 抗 (impedance 與 頻 率 的 關系以 100nH 繞線電感為例,如 下 圖 所 示: 由 上 圖 可 知 :1、 當頻 率 低 于 自 諧振 頻 率 (SRF 時 ,電感感 抗 隨 頻 率 增加 而 增加;2、 當頻 率 等于 自 諧振 頻 率 (SRF 時 ,電感感 抗 達 到最 大 值;3、 當頻 率 高 于 自 諧振 頻 率 (SRF 時 ,電感感 抗 隨 頻 率 增加 而 減 小 ;五、電感的分類及選型(一

13、電感的 分 類按照 外 形 ,電感器可 分 為 空 心 電感器 (空 心 線圈 與 實 心 電感器 (實 心 線圈 。按照 工作 性質 ,電感器可 分 為 高頻 信號電感器 (各 種 天 線線圈、振 蕩 線圈 、 一般 信號電感器 (各 種 扼 流圈、 濾波線圈等 和 電 源 用電感器。按照 封裝 形 式 ,電感器可 分 為 普 通電感器、 色環(huán) 電感器、 環(huán)氧樹脂 電感器、 貼 片 電感器等。按照 電感 量 ,電感器可 分 為 固定 電感器 和 可 調 電感器。 (二 電感的 選型1. 高頻 信號用電感高頻 信號用電感 主 要 用在 射 頻 信號 上 。1 主 要 參 數(shù):電感 范圍 :0.

14、6-390nH ;直流電阻 :有 多種 直流電阻可 供 選 擇 , 一般 來 說,電感 值 越 大 , 其 對應的直流電阻 也 越 大 ; 自 諧振 頻 率 :可 高 達 12GHz 。電感 值 越 大其 對應的 自 諧振 頻 率 往往 越 小 。額 定 電流 :幾十 毫 安 多 到幾百 毫 安 。電感 值 越 大其 對應的 額 定 電流 往往 越 小 。2應用 特點:電感 值 和 自 諧振 點 與工作 頻 率 的 關系 如 下 圖 (以 TDK 電感為例 : 從 上 圖 可以 看 出 工作 頻 率 小 于諧振 頻 率 時 ,電感 值 基 本 保 持 穩(wěn) 點 ; 但 工作 頻 率 一 旦 超

15、過諧振 頻 率 后 ,電 感 值將會 迅速 增 大 ,不過, 若 頻 率 繼續(xù) 增 大 到 一定頻 率 后 ,電感 值將會 迅速 減 小 (減 小 的這 個 過 程沒 有在 上 圖 中 體現(xiàn) 。在應用中,應 選 擇 諧振 頻 率 點高 于工作 頻 率 的電感。對于 高頻 信號用電感而 言 ,諧振 頻 率 點一般 在 1GHz 以 上 , 因 此該類 電感可 支 持 很 高 的工作 頻 率 。2. 一般 信號用電感一般 信號用電感 主 要 用在 高 速 信號 上 。1 主 要 參 數(shù):電感 范圍 :0.01-1000uH ;直流電阻 :有 多種 直流電阻可 供 選 擇 , 一般 來 說,電感 值

16、 越 大 , 其 對應的直流電阻 也 越 大 。 一般 信號用電 感, 其 直流電阻 值 比 高頻 信號用電感 和 電 源 用電感 大一些 , 范圍 100毫 歐到幾歐姆 ;自 諧振 頻 率 :幾十 MHz 到幾百 MHz 。電感 值 越 大其 對應的 自 諧振 頻 率 往往 越 小 。額 定 電流 :幾 毫 安 到幾十 毫 安 。電感 值 越 大其 對應的 額 定 電流 往往 越 小 。2應用 特點:電感 Q 值 和 阻 抗 與工作 頻 率 的 關系 如 下 圖 (以 TDK 電感為例 :從 下 圖 阻 抗 頻 率 特 性 曲 線可以 看 出 工作 頻 率 小 于諧振 頻 率 時 ,電感電感

17、 表現(xiàn)出 電感 性 ,阻 抗 隨著 頻 率 的 升 高 而 增 大 ; 但 工作 頻 率 一 旦 超 過諧振 頻 率 時 ,電感 將 表現(xiàn)出 容 性 ,阻 抗 隨 頻 率 的 升 高 而 減 小 。 同 樣 , 當 工作 頻 率 小 于諧振 頻 率 時 ,電感 值 基 本 保 持 穩(wěn) 點 ; 但 工作 頻 率 一 旦 超 過諧振 頻 率 后 ,電感 值將會 迅速 增 大 , 若 頻 率 繼續(xù) 增 大 到 一定頻 率 后 ,電感 值將會 迅速 減 小 (一般 信號用電感 頻 率 特 性 曲 線 同高頻 用電感 特 性 曲 線 相 近 似 ,在 此未給 出 。在應用中, 應 選 擇 諧振 頻 率

18、點高 于工作 頻 率 的電感。 對于 一般 信號用電感而 言 , 諧振 頻 率 點一般 在 幾百 MHz 之 內 , 該類 電感 也 是 高 速 電路 設計 中 最 常用的電感。 高 速設計 中的 板 件 互 連信號, 紋 波 比 板 內 信號 大 , 就 可以 使 用 該類 電感 加 以濾波。 設計 中 需 注 意 高頻 信號用電感 和一般 信號用電感 額 定 電流 都比 較小 ,而直流 電阻 相 對 較大 ,不 建議 用于電 源 濾波。 3. 電 源 用電感電 源 用電感 主 要 用在電 源 電路中。1 主 要 參 數(shù):電感 范圍 :1-470uH ;直流電阻 :有 多種 直流電阻可 供

19、選 擇 , 一般 來 說,電感 值 越 大 , 其 對應的直流電阻 也 越 大 , 范圍幾 毫 歐到 幾歐姆 ;自 諧振 頻 率 :幾十 MHz 到幾百 MHz 。電感 值 越 大其 對應的 自 諧振 頻 率 往往 越 小 。額 定 電流 :幾 毫 安 到幾十 毫 安 。電感 值 越 大其 對應的 額 定 電流 越 小 。2應用 特點:電感 值 和 阻 抗 與工作 頻 率 的 關系 以及電感直流 特 性 曲 線如 下 圖 (以 TDK 電感為例 : 由 電感 頻 率 特 性 曲 線可 知 , 當 工作 頻 率 小 于諧振 頻 率 時 ,電感 值 基 本 保 持 穩(wěn) 點 ; 但 工作 頻 率 一

20、 旦 超 過諧振 頻 率 后 ,電感 值將會 迅速 增 大 , 若 頻 率 繼續(xù) 增 大 到 一定頻 率 后 ,電感 值將會 迅速 減 小 。在應用中,應 選 擇 諧振 頻 率 點高 于工作 頻 率 的電感。對于電 源 用電感而 言 ,諧振 頻 率 點一般 在 幾十 MHz 之 內 , 該類 電感 也 是 高 速 電路 設計 中電 源 濾波 最 常用的電感。由 阻 抗 頻 率 特 性 曲 線可以 看 出 工作 頻 率 小 于諧振 頻 率 時 ,電感電感 表現(xiàn)出 電感 性 ,阻 抗 隨著 頻 率 的 升 高 而 增 大 ; 但 工作 頻 率 一 旦 超 過諧振 頻 率 時 ,電感 將 表現(xiàn)出 容

21、 性 ,阻 抗 隨 頻 率 的 升 高 而 減 小 。由 電感直流 特 性 曲 線可以 看 出 ,用于電 源 濾波 時 ,電感的工作電流 必須 小 于 額 定 電流。如 果 工作電流 大 于 額 定 電流,電感 未必 會損 壞 , 但 電感 值 可能 會低 于 標 稱 值 。 同時 還 要 可 慮 其 直流電阻而 引 起的壓降。六、以部分廠家電感為例介紹電感的封裝電感 封裝一般 包 括 貼 片 與 插 件。1. 功 率 電感 封裝 以 骨架 的 尺寸 做 封裝表示 ,貼 片 用 橢 柱 型表示方 法如 5.8(5.2 4就表示 長徑 為 5.8mm 短徑 為 5.2mm 高 為 4mm 的電感

22、。插 件用 圓 柱 型表示方 法如 68就表示 直 徑 為 6mm 高 為 8mm 的電感。只 是它 們 的 骨架一般 要 通用, 要 不 就 要 定 造 。2. 普 通線 性 電感、 色環(huán) 電感與電阻電容的 封裝 都 有 一 樣 的 表示 ,貼 片 用 尺寸 表示 如 0603、 0805、 0402、 1206等。插 件用 功 率 表示 如 1/8W、 1/4W、 1/2W、 1W 等。3. 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

23、: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 標示4. 立 式 電感電感 量 :0.1uH 3MH規(guī) 格 :PK0455/PK0608/PK0810/PK09125. 軸向 濾波電感規(guī) 格 :LGC0410/LGC0513/LGC0616/LGC1019電感 量 :0.1uH-10mH 。額 定 電流 :65mA10A。Q 值 高 , 價 位一般較 低 , 自 諧振 頻 率 高 。6. 磁 環(huán) 電感規(guī) 格 :TC3026/TC3726/TC4426/TC5026尺寸 (單 位 mm :3.2515.887. 空 氣

24、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 品 中, 采 用 很 重 很 大 的 空 氣 芯 電感不 太 現(xiàn) 實 ,不 但 增加 成本,而 且限 制 了 產 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 中,絕 大部分 是磁 心 電感。 七

25、、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；變壓器可以進行交流耦合、變壓、變流和阻抗變換等。 由感抗 XL=2fL 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。我們已經知道，電容具有“阻直流，通 交流”的本領，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