一、电感原理
表征:流过电感线圈的电流不能突变(即通低频,阻高频)。
实质:当电流流过电感器时,由于电磁感应的作用,会对电流的变化起阻碍作用。因此,电感器对直流信号呈现很小的电阻(近似于短路),对交流信号呈现的阻抗较高,其阻值的大小与所通过交流信号的频率有关(Z_L = 2πfL)。
二、常见分类及其特性
1.空心电感线圈:
工艺:使用导体绕制成的电感线圈没有磁芯或铁芯。
特点:匝数较少,电感量小,常用在高频电路中,如电视机的高频调谐器。
2.磁棒电感线圈:
工艺:在磁棒上绕制线圈的电感元件,可以通过调整线圈间的疏密程度来调整电感量的大小。
特点:线圈的电感量大,可以用作滤波器的关键组成部分,通过其自感特性滤除电路中的高频噪声和干扰信号,使得输出信号更加稳定和清晰。
3.磁环电感线圈:
工艺:由线圈绕制在铁氧体磁环上构成的电感器,可通过改变磁环上线圈的匝数和疏密程度来改变电感器的电感量。
特点:具有较高的磁感应强度和较高的能量存储能力,适用于需要高电感值和高能量密度的应用。
三、常见功能
1.滤波作用:
为滤除交流干扰信号,电感通常与电容一起使用(LC滤波、π型滤波),在电源电路或高频滤波、低频滤波、带通滤波电路中发挥作用。
2.储能作用:
当电流通过电感时,电感内部会储存电能,这种能力被称为电感的自感性。自感性和电流成正比关系,当电流变化时,自感性也会发生变化,在无源电路中,电感可以充当振荡器的储能元件。
3.变压作用:
当交流电通过电感时,它会产生电感电动势,使电路中的电压发生变化。电感可以用作变压器,将电压从一个电路传递到另一个电路。
4.限流作用:
电感在电路中可以起到限流的作用,通过其阻抗特性限制电流的流动。
5.通直流、阻交流特性:
电感具有“通直流、阻交流”或“通低频、阻高频”的特性,这是由于交流电通过电感线圈时会产生自感电动势,阻碍电流的变化。
四、选型要点
1.电感量及允许误差:
需要根据电路的具体需求来选择电感量,允许误差通常根据电路板的设计来定义,常见的精度一般为±30%。
2.额定工作电流(Irms):
额定工作电流在电路中起到关键作用,需要确保电感能够承受电路中持续流过的最大电流。
3.直流电阻(DCR):
为提高效率和降低能量损耗通常会选择DCR较小的电感。
4.电感封装尺寸:
应考虑电路板的空间布局和安装需求。
5.自谐振频率(SRF):
电感和自身的寄生电容有谐振频率,超过此频率点会呈容性。在选择电感时,需要考虑其在工作频率范围内的性能,按照经验值,电感的工作频率一般选择为SRF 1/10以下,此时的电感受寄生电容影响较小,电感值相对来说更精确。
6.饱和电流(Isat):
对于带磁芯的电感,当电流增大到一定程度时,磁场强度不再增加,电感量会下降。因此,需要确保电感在正常工作时的峰值电流不超过其饱和电流。