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10种常用电感及常见作用

2021-10-09

中国电源产业网

导语：北京落木源电子技术有限公司是国内最早从事IGBT驱动技术开发的公司，我们的发明专利始于1995年，现有各类IGBT/MOSFET驱动产品百余种，覆盖低端到高端、尖端各种应用，在国内外有客户数千家，是顶尖的IGBT/MOSFET驱动技术解决方案供应商。

电感器俗称电感，本质上是一个线圈，有空心线圈也有实心线圈，实心线圈有铁芯或者其它材料制成的芯，电感的单位是“H”，简称“亨”。此外，更小的单位是mH、uH，他们的换算方式为1H=1000mH=1000000uH。

电感是导线之内透过交流电流时，于导线的外部和四周产生交变磁通，导线的磁通量和生产此磁通的电流之比。当电感之中透过直流电流时，其四周仅呈现固定的磁力线，绝不随时间因而变化；不过如果于线圈之中透过交流电流时，其四周把呈现出随时间因而变化的磁力线。

常见作用

● 阻交通直

对于直流电，电感是相当于短路的；而对于交流电，电感是对其有阻碍作用的，交流电的频率越高，电感对它的阻碍作用越大。

● 变压器

对我们来说最熟悉的电感应用莫过于变压器了，如图所示的变压器电路符号。假如左侧线圈匝数为100，右侧匝数为50，如果左侧接220V交流电，那么右侧感应出来的电压为110V，即“匝数比=电压比”而电流却会截然相反；如果左侧流进1A电流，那么右侧会流出2A的电流，即“匝数比=电流的反比”，因为电感只会对电压、电流进行变化，而不能对功率进行变化，如果电压和电流都为正比显然是不合情理的。

● RL低通滤波器

所谓低通滤波器是：低频信号可以通过，而高频信号不能通过，电路原理图如下图。输入信号如果是直流电，那么电感相当于一根导线；现在是短路，信号会经过电感，直接输出，而不经过电阻。如果我们逐渐升高电流的频率，由于电感对交流电有阻碍作用，通过电感的信号会慢慢变小，直到达到某一个频率，当高于这个频率之后的电流再也无法通过，这时候就形成了低通滤波器，这个频率就叫做截止频率，公式为 f=R/(2πL)。

● RL高通滤波器

高通滤波器的道理和低通的类似，只不过电阻和电感的位置变了。如果是直流电，会经过电感流回去，这时候如果改变频率，当频率逐渐升高，由于电感对交流电的阻碍作用，当频率达到截止频率时，高频信号不经过电感，而直接把我们需要的高频信号输出。截止频率的计算也是 f=R/(2πL)。

常见电感

● 工字型电感

它的前身是挠线式贴片电感，工字型电感是它们的改良，挡板有效加强储能能力，改变EMI方向和大小，亦可降低RDC。它亦可说是讯号通讯电感跟POWER电感的一种妥协。

贴片式的工字型电感主要用于几百kHz至一两MHz的较小型电源切换，如数字相机的LED升压，ADSL…等等的较低频部份的讯号处理或POWER用途，它的Q值有20、30，做为讯号处理颇为适合；

RDC比挠线式贴片电感低，作为POWER也是十分好用，当然，很大颗的工字型电感，那肯定是POWER用途了。

工字型电感最大的缺点，仍是开磁路，有EMI的问题，另外，噪音的问题比挠线式贴片电感大。我个人认为,工字型电感肯定不是最佳化的结构，改良空间仍是十分大！

● 色环电感

色环电感是最简单的棒形电感的加工，主要是用作讯号处理。本身跟棒形电感的特性没有很大的差别，只是多了一些固定物和加上一些颜色方便分辨感值，因单价算是十分便宜，现时比较不注重体积，以及仍可用插件的电子产品，使用色环电感仍多。因为是插件式，而且太传统了，被时代淘汰是时间的早晚。

● 空芯电感

空心电感主要是讯号处理用途，用作共振、接收、发射….等等。空气可应用在甚高频的产品，故此很多变异要求不太高的产品仍在使用，因为空气不是固定线圈的最佳材料。故此，在要求越来越严格的产品趋势上发展有限！

● 环形线圈电感

环形线圈电感,是电感理论中很理想的形状，闭磁路很少EMI的问题。充分利用磁路，容易计算，几乎理论上的好处全归环形线圈电感。可是，有一个最大的缺点就是不好挠线，制程多用人工处理。

用机器的话，环形挠线的竞争力仍有待做机械和电子控制的工程师来提升。环形线圈电感虽然是电感中很理想的形状，但因为主要是人工挠线，作为讯号处理，因为要求较高，所以比较少用，但很小很小的环形线圈电感，却仍是用量十分大，主要是用在高频、高感的通讯产品上。

环形线圈电感最大量的是用铁粉芯作材料，跟树脂等混在一起，使得Air gap均匀分布在铁粉芯内部，做电感的有一定的敏感度，当我们看到Air gap二字，就知道是用在power上。故此，铁粉芯环形线圈电感，是power电感最常用的一种，IDC可以达到20多安培。

我觉得环形线圈电感的改良空间是十分大的，不妨往这方向研发和思考。

铁粉芯环形线圈电感的优点是环形，但缺点亦是环形，我前面曾说，使用者最喜欢的形状是方形，故此，在妥协下环形线圈电感并不是最具优势。

● 贴片迭层高频电感

贴片迭层高频电感，其实就是空心电感特性完全相同，不过因为容易固定，可以小型化。

贴片迭层高频电感跟空心电感比较，因为空气不是好的固定物，但空气的相对导磁率是一，在高频很好用。故此，找一些相对导磁率是一，又是很好的固定物，那不是很好。

事实，世间绝大部份的物质，对导磁率都是一，最便宜的就是石头，贴片迭层高频电感的材质就是石头，石头就是硅啦！三氧化二铝等等的材质，也是一样的用意啦。

总之，贴片迭层高频电感材质的目的，是可以做成积层贴片，方便印刷线路，我们不单不希望贴片迭层高频电感的材质有特性，我们希望它完全没有特性更佳，使得贴片迭层高频电感特性完全像空心线圈。而且因为能固定，所以变异很小很小，在制程上，因为迭层制程，更可以尽量小型化。Z=2*圆周率*频率*电感值，2和圆周率是常数，不管它们，相同的阻抗，频率越高，代表电感值可以越小, 现时通讯产品的频率就是越来越高，这代表感值需求越来越小。

感值越小,代表我们可以做得更小颗，更不用高导磁率的磁性材料，用空气、用石头就可以了。所以，贴片迭层高频电感的使用量一定会越来越多，这是人类发展的必然趋势。

贴片迭层高频电感跟贴片挠线式高频电感的比较，贴片迭层高频电感的Q值不够高，是最大的缺点，现在市面上的贴片迭层高频电感Q值，肯定不是这产品的极限。故此，改善的空间仍是十分宽广。

最后，因为感值会越来越小，精准度要求越来越高。

● 磁棒电感

磁棒电感是空心电感的加强，电感值跟导磁率成正比，塞磁性材料进空心线圈、电感值、Q值…等等都会大为增加。磁棒电感是最简单、最基本的电感，30年到100年前，电感有什么应用，它就有什么应用，特性亦是如是。

● SMD贴片功率电感

SMD贴片功率电感最主要是强调储能能力，以及LOSS要少。

● 穿心磁珠

穿心磁珠，就是阻抗器啦，电感是低通组件，可让低频通过，阻挡高频。

● 贴片磁珠

贴片磁珠就是穿心磁珠的下一代。

● 贴片高频变压器,插件高频变压器