發布日期：2022-10-09 點擊率：102
硬小妹：“李工，電感表面絲印330代表電感值為330uH的嗎？”
油條李：“如果是這樣的話，電感表面絲印331是不是就代表電感值為331uH的了啊？！”
硬小妹：“哦哦，我明白了，330代表33uH，而331代表330uH!”
油條李：“孺子可教也！”
電容具有“隔直通交”的特點，而電感則具有“隔交通直”的特點，它對交流信號有阻礙作用，對直流信號無阻礙作用。在電子電路中，電感是常用的元器件，它有哪些特點和使用注意事項呢？下面我們一起來學習一下吧。
電感的種類是多種多樣的，根據不同的分類方式電感可分為不同的類型。
1.根據安裝方式的不同可分為：表面貼裝型電感和引線型電感；
2.根據電感形式的不同可分為：固定電感和可調電感；
3.根據繞線結構的不同可分為：繞線電感、層疊電感和薄膜電感；
4.根據磁芯材質的不同可分為：空芯電感、鐵氧體電感、金屬合金電感和圧粉磁芯電感；
5.根據電感用途的不同可分為：高頻電感、功率電感、信號線電感、濾波電感；
對于相同類別的電感也可分為不同的等級：一般等級和車載等級，我們在選擇電感型號的時候要注意區分，特別是對于汽車電子和醫療電子相關的產品，其對元器件的穩定性要求較高，應選擇使用車載等級型號的電感。
我們常見的電感品牌主要有以下幾種：
1.村田
2.TDK
3.三星
4.風華高科
5.順絡
6.華新科
7.太誘
8.威世
9.勝美達
10.奇力新
隨著電子行業的發展，電感的制造工藝已相當成熟，國內外廠商技術的差距較小，以順絡為代表的國內電感品牌逐漸崛起，成為主流的電感元器件供應商。
我們在使用電感的過程中，應根據不同的應用場景選擇合適的電感，同時，相同類型的電感其參數也會有所差異，需要特別注意。電感常用的參數主要有以下幾種：
1.電感量。電感量的大小是在一定頻率下測定的，該頻率一般為100KHz或者1MHz，不同廠家相同封裝尺寸、相同電感量的測定頻率會有所差異。電感的電感量不是恒定不變的，而是隨著頻率的增大而變化的，如下圖所示：
圖源|TDK官網
2.精度。對于一般信號線用電感和電源用電感，由于加工工藝的原因其精度相對較低，常見的精度為10%、20%、30%；而高頻電感的精度相對較高，其電感值一般為nH級別，常見的精度為0.1%、0.5%、1%。精度的大小可以用字母表示，如下表所示：
3.直流電阻（DCR）。電感本身是存在直流電阻的，盡管該值相對較小，電感體積越大、電感值越大其直流電阻也就越大，該值一般小于10Ω，因此，在大電流電路應用當中，應注意電感的發熱問題，避免因電感的發熱導致性能的下降，進而影響電路的正常工作。
4.飽和電流（Isat）。該參數一般是指電感量下降到初始電感量30%時的電流大小，我們在選擇電感時應注意實際電路中通過電感的電流應小于其飽和電流的大小，且應降額使用；電感量的大小會隨著通過其電流的大小而變化，如下圖所示：
圖源|TDK官網
5.溫升電流（Irms）。該參數一般是指電感表面溫度相比環境溫度上升40攝氏度時的電流大小，電感表面的溫度會隨著通過其電流的增大而升高，因此，在實際使用過程中應注意該參數的大小，特別是高溫環境中的電感的選擇此參數應降額使用。電感的溫升曲線如下圖所示：
圖源|TDK官網
6.自諧振頻率（S.R.F）。該參數是指使電感不再表現為感性特征時的頻率，超過該頻率后，電感將表現為容性特征；在高頻信號應用當中，應注意此參數的大小。電感值越小，其自諧振頻率越高；電感值越大，其自諧振頻率越低，如下圖所示：
圖源|TDK官網
7.阻抗。電感的阻抗在低頻時主要由其直流電阻的大小決定，在高頻時主要由其感抗的大小決定，隨著信號頻率的增加其阻抗也是增大的，如下圖所示：
圖源|TDK官網
8.品質因子（Q）。該參數是衡量電感性能的重要指標，其值越大，代表電感的質量越好，損耗越小，越接近理想的電感，Q值的計算公式如下圖所示：
從以上計算公式可看出，電感的Q值是隨著信號頻率的變化而變化的，如下圖所示：
圖源|TDK官網
9.等效電路。電感的高頻等效模型如下圖所示，其中L1為電感值，R1為交流等效電阻，C1為寄生電容，R2為直流等效電阻。通過該模型，能夠清晰的看到電感各個等效因子對其特性曲線的影響。
圖源|TDK官網
在電子電路中，電感應用在不同的環境當中有不同的作用，其作用主要有以下幾種類型：
1.濾波。電感具有通直流隔交流的特性，通過和電阻、電容的配合能夠組成低通濾波電路、高通濾波電路以及帶通濾波電路等，有效去除干擾信號，篩選出有效信號。
2.諧振。電感和電容能夠組成LC諧振電路，進而產生一定頻率的震蕩波形或者篩選出一定頻率的震蕩波形，起到調諧和選頻的作用。
3.儲能。電感能夠存儲能量并將其釋放，且其對電流的變化是阻礙作用的，因此能夠將它應用在電路當中，起到續流的作用。
4.阻抗匹配。在天線應用電路當中，通過電感和電容能夠實現天線傳輸線50歐姆阻抗匹配的要求，減小信號的衰減和反射，此時的電感值一般為nH級別。
5.屏蔽。電感在吸收能量的同時也會向周圍空間輻射能量，進而產生EMI問題，因此，對于EMI性能有要求的產品，應選擇帶屏蔽罩的電感，其中，一體成型的電感其性能是最佳的，應優先選擇。
在DC-DC電源電路當中，電感是重要的組成部分，如果使用不當，易產生電感嘯叫的現象。電感嘯叫的原因是復雜的，既有電感自身的原因也有電源芯片的原因，歸納起來主要有以下三點：
1.DC-DC電源芯片切換工作模式導致的電感嘯叫。一般DC-DC電源芯片是工作在PWM（脈沖調幅）模式的，此時的頻率較高，達到幾百Khz至幾Mhz，該頻率已超過人耳的聽覺范圍，故無法聽到嘯叫聲；當電源芯片的負載電流減小時，為節省功耗、提高電源效率，有些電源芯片會自動切換到PFM（脈沖調頻）模式，此時的頻率較低，達到幾百hz至幾十Khz，該頻率就有可能進入人耳，產生嘯叫聲。
2.負載切換工作模式導致的電感嘯叫。在電池供電的設備當中，為節省功耗，主控芯片會控制系統進入不同的工作模式，正常工作模式時系統消耗的電流較大，節電工作模式時系統消耗的電流較小，這兩種工作模式周期性切換的過程中，引起電感電流頻率的變化，進而產生嘯叫聲。
3.電感自身振動導致的電感嘯叫。導致電感振動產生的原因主要有：
（1）磁性體磁芯產生“磁致伸縮”現象。以鐵氧體等磁性體為磁芯的電感中，繞組所產生的交流磁場會使磁性體磁芯發生形變，稱為“磁致伸縮”或者“磁應變”，如果該現象使電感振動的頻率在人耳可聽范圍之內，就會出現電感嘯叫的聲音。
（2）磁性體磁芯被磁化導致的互相吸引。當磁性體被外界的磁場磁化時將會表現出磁鐵的特性，以全屏蔽型功率電感器示例，當繞組中流過交流電流時，被磁化的鼓芯與屏蔽磁芯將會因磁力而相互吸引，若該振動在人耳可聽頻率范圍內時，則會聽到電感的嘯叫聲。
（3）漏磁通導致繞組的振動。在不帶有屏蔽磁芯的無屏蔽型功率電感器中，由于無屏蔽型產品為開放磁路結構，因此漏磁通會對繞組產生作用。當繞組中流過電流時，根據左手定則，力會作用于繞組上；當交流電流流過繞組時，繞組本身會發生振動，從而產生嘯叫聲。
我們知道了電感嘯叫的原因，那么該如何預防呢？可以考慮從以下幾點入手解決：
1.選擇DC-DC電源芯片的工作頻率不在人耳聽覺范圍之內的芯片；
2.避免電感周圍存在磁性物體，以防其磁化電感；
3.調整電感的形狀、種類、布局、焊盤大小等以減小或者提高電感的振動頻率，優先選擇5mm以下尺寸的功率電感。
4.使用金屬一體成型電感，該類型的電感能夠有效解決因電感自身振動導致的嘯叫問題。
電感的種類除了我們常見的幾種類型，它還有其他的形式存在，比如磁珠、磁環、變壓器、線圈、天線等，不同類型的電感其用途也有所不同，因此，我們應根據實際情況選擇相關的電感類型。
電阻、電容、電感，作為電路中的基礎元器件，它們在電路板間義結金蘭，生死與共，默默無聞地守護著電子世界的和平！
下一篇： PLC、DCS、FCS三大控
上一篇： TWS耳機硬件設計之二
