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元器选型攻略之 电感 

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2022-12-09 14:00:39

什么是电感?提到电感,离不开电感线圈这个名词,即用绝缘导线绕制而成的电磁感应元件。

要理解电感,首先了解几个名词: “感生”、“变化”、“改变”

让我们回到高中课本:

(1)当一个导体相对磁场运动时,导体中会感生电流。从而在导体的两端会产生感生电动势(可以理解为电压)。

(2)当导体处在变化的磁场中,导体内部会产生感生电流。像第一种情况一样,导体内也会产生感生电动势。

(3)当导体中有电流流动时,导体周围会产生磁场。

以上是不是似曾相识?对的,希望你没有把它们还给你的高中物理老师。

根据楞次定律,电路中的感生电动势是描述电路中抵消或补偿其自身的增加或减少的一个物理量。从这个原理出发,会有以下效应:

(1)无论导体和磁场发生相对运动还是磁场变化,都会产生感生电流。感生电流的方向是其激发的磁场与原磁场的变化趋势相反的方向。

(2)导体中电流改变时,由此电流激发的磁场会发生变化,磁场的变化会感生新的电流以阻碍原电流的变化。

(3)由电流变化感生的电动势与产生电流变化的电势的极性相反。

所以,归纳起来就一句话电感是电路阻止电流改变的一种性质

当电感线圈接到交流电源上时,线圈内部的磁力线将随电流的交变而时刻在变化着,致使线圈不断产生电磁感应。这种因线圈本身电流的变化而产生的电动势,称为“自感电动势”。

由此可见,电感量只是一个与线圈的圈数、大小形状和介质有关的一个参量,它是电感线圈惯性的量度而与外加电流无关。

电感符号:L

电感单位:亨(H)、毫亨(mH)、微亨(uH),1H=10*10*10mH=10*10*10*10*10*10uH。

电路中为什么要用使用电感?如前面所讲,电感是阻止电流的改变,那么为什么电路中还需要它呢?

物尽其用,正是因为电感的独特特性才使的它在电路中处在不可或缺的地位。如一些滤波、振荡、延迟、陷波电路中非它不可。在电子线路中,电感线圈对交流有限流作用,它与电阻器或电容器能组成高通或低通滤波器、移相电路及谐振电路等;

电感的分类:关于电感的分类,网上有很多说法,有按照外型、工作性质、封装形式、电感量、用途、耦合方式、结构等等众多分法。实际每个人实际涉及的领域都比较窄,设计中很难用到所有类型的电感,此处就按照某知名平台的分类给大家介绍,是按照应用场景分类的,便于不同领域的工程师做筛选。

有分为固定电感、信号/去耦电感、环形/磁环电感、功率电感、工字电感、色环电感、共模电感、高频电感。

今天就以功率电感为例给大家介绍需要注意的关键参数,对于电子产品来讲,功率电感是应用最多的,只要有供电就离不开功率电感。

功率电感的关键参数有:品牌、直流电阻(DCR)、感值、精度、额定电流、自谐振频率、工作温度、封装等参数。

1)品牌:如下是2022年Top10的电感品牌指数,都是在电子行业深耕多年的企业,对于工程师做选型时,如果价格不受限制,那么选择大品牌肯定没错。

2)直流电阻(DCR)前面已经讲过,电感是绝缘导线绕制而成的电磁感应元件,所以是导线就必然有阻抗,直流电阻是衡量电感重要品质之一,在电路中我们是利用电感的感性特性,他的电阻特性就要越小越好,所以电感的直流电阻(DCR)值越小越好,任何类型的电感都遵循这条规则。

3)感值电感核心参数,它的值取决于绝缘导线的绕制匝数、大小、介质等。

电感的感值越大,阻碍电流的变化越明显。实际设计需要选的电感值,与实际应用的电路有关,对应的电路根据实现的功能都有具体的计算公式,或者计算工具。

比如,功率电感应用在DCDC电压转换电路中,具体电路中所需要的电感值,所选用的DCDC转换芯片都已经有推荐值,这个是厂商已经结合芯片工作计算好的,我们直接按照厂商的推荐选用不同厂家,不同封装的电感即可;

注意一点,对与DCDC电压转换电路,功率电感的感值并不是非常确定必须选用某个值,假如根据实际计算得出的结果是4.1uH,那么实际的电感并没有4.1uH这个感值,此时选用3.3uH和4.7uH对DCDC转换电路都是可以正常工作的,只是感值偏大偏小的利弊不同罢了,本身DCDC的工作状态是动态的,而计算是基于特定状态参数计算而来,并非符合任意状态的场景。

比如DCDC电路中,电感值稍微大一点,纹波会好一些,但是动态响应会差一些,电感值小了动态响应会好,但是对应纹波会受影响。具体取舍要具体问题具体对待,以我的经验还是优先保证动态响应好一些,毕竟纹波还有其他途径解决。


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