电感的选型和应用_图文

1、电感选型与应用知识能产生电感作用的元件统称为电感原件,常常直接简称为电感。电感是用绝缘导线 (例如漆包线 , 沙 包线等 绕制而成的电磁感应元件,属于常用元件。电感的作用 :通直流阻交流这是简单的说法,对交流信 号进行隔离 , 滤波或与电容器 , 电阻器等组成谐振电路 . 它是利用电磁感应的原理进行工作的。在交流电路 中,电感线圈有阻碍交流通过的能力,而对直流却不起作用(除线圈本身的直流电阻外 。所以电感线圈 可以在交流电路中作阻流、降压、交连耦合以及负载用。 当 电感 和 电容 配 合 时 ,可以作 调 谐、滤波、 选频 、 退 耦等用。电感线圈是组成电路的 基 本元件 之一 。由 于电感是

2、 由 外 国 的 科学家亨 利 发现 的,所以电感的单 位就 是 “亨 利 ”电感 符 号 :L电感单 位:亨 (H、 毫亨 (mH、 微亨 (uH, 他们 的 换算关系 为 1H=1000mH=1000 000uH。一、电感的型号命名方法电感元件的 型 号 一般由下列四部分 组成 :第一部分 :主 称,用 字母表示 . 其 中 L 代表 电感线圈, ZL代表 阻流圈。第二部分 :特征 ,用 字母表示 , 其 中 G 代表高频 。第三部分 :型式 ,用 字母表示 , 其 中 X 代表小型 。第四部分 :区别代 号,用 数字 或 字母表示 。例如 : LGX 型 为 小型高频 电感线圈。应 指出

3、 的是, 目前固定 电感线圈的 型 号 命名方 法 各 生产 厂 有所不 同 , 尚无 统 一 的 标准 。二、电感的结构特点(一 电感器的 结构 与 特点 电感器 一般由骨架 、绕组、 屏蔽罩 、 封装材料 、磁 心 或 铁心 等组成。1.骨架 骨架泛指 绕制线圈的 支架 。 一些体积较大 的 固定式 电感器或可 调式 电感器(如振 荡 线圈、阻 流圈等 , 大 多 数 是 将 漆包线(或 纱 包线 环 绕在 骨架 上 , 再将 磁 心 或 铜 心 、 铁心 等 装 入 骨架 的 内腔 ,以 提 高其 电感 量 。 骨架 通常是 采 用 塑 料 、 胶木 、 陶瓷 制成, 根据实际需要 可以

4、制成不 同 的 形状 。 小型 电感器 (例如 色码 电感器 一般 不 使 用 骨架 ,而是直接 将 漆包线绕在磁 心 上 。 空 心 电感器(也 称 脱胎 线圈或 空 心 线圈, 多 用于 高频 电路中不用磁 心 、 骨架和屏蔽罩 等,而是 先 在 模具上 绕 好后再脱去模具 , 并将 线圈 各 圈 之 间拉开 一定 距 离。2. 绕组 绕组是 指 具 有 规 定 功 能的 一 组线圈,它是电感器的 基 本组成 部分 。 绕组有单 层 和 多层 之分 。 单 层 绕组 又 有 密 绕(绕制 时 导线 一 圈 挨 一 圈 和 间 绕(绕制 时 每 圈导线 之 间均 隔 一定 的 距 离 两种形

5、 式 ; 多层 绕组有 分 层平 绕、 乱 绕、 蜂房 式 绕法等 多种 。3. 磁 心 与磁 棒 磁 心 与磁 棒 一般 采 用 镍锌 铁 氧 体 (NX 系列 或 锰锌 铁 氧 体 (MX 系列 等 材料 ,它有 “ 工 ”字 形 、 柱形 、 帽形 、 “ E ” 形 、 罐形 等 多种形状 。4.铁心 铁心材料主 要 有 硅钢片 、 坡莫 合 金 等, 其 外 形多 为 “ E ”型 。5.屏蔽罩 为 避免 有 些 电感器在工作 时 产生的磁 场影响 其 它电路及元器件 正 常工作, 就 为 其 增加了金 属 屏 幕 罩 (例如 半 导 体 收音机 的振 荡 线圈等 。 采 用 屏蔽罩

6、 的电感器, 会增加 线圈的 损耗 , 使 Q 值 降 低 。 6.封装材料 有 些 电感器(如 色码 电感器、 色环 电感器等绕制 好后 ,用 封装材料 将 线圈 和 磁 心 等 密 封 起 来 。 封装材料 采 用 塑 料 或 环氧树脂 等。(二 小型固定 电感器 小型固定 电感器通常是用漆包线在磁 心 上 直接绕制而成, 主 要 用在滤波、振 荡 、 陷 波、 延迟 等电路中,它有 密 封式和 非 密 封式 两种 封装 形 式 , 两种形 式 又 都 有 立 式和 卧 式 两种 外 形 结构 。1. 立 式 密 封固定 电感器 立 式 密 封固定 电感器 采 用 同 向 型 引脚 , 国

7、 产有 LG 和 LG2等 系列 电感器, 其 电感 量 范围 为 0.12200H (直 标 在外 壳 上 , 额 定 工作电流为 0.051.6A, 误差范围 为 5%10%。进 口 有 TDK 系列 色码 电感器, 其 电感 量 用 色 点标 在电感器 表 面 。2. 卧 式 密 封固定 电感器 卧 式 密 封固定 电感器 采 用 轴向 型 引脚 , 国 产有 LG1、 LGA 、 LGX 等 系列 。 LG1系列 电感器的电感 量 范围 为 0.122000H (直 标 在外 壳 上 , 额 定 工作电流为 0.051.6A, 误差范围 为 5%10%。 LGA系列 电感器 采 用 超

8、 小型结构 , 外 形 与 1/2W色环 电阻器 相似 , 其 电感 量 范围 为 0.22100H (用 色环 标 在外 壳 上 , 额 定 电流为 0.090.4A。 例如 LGX 系列 色码 电感器 也 为 小型封装结构 , 其 电感 量 范围 为 0.110000H , 额客 电流 分 为 50mA 、 150mA 、 300mA 和 1.6A 四 种规 格 。(三 可 调 电感器 常用的可 调 电感器有 半 导 体 收音机 用振 荡 线圈、电 视 机 用行振 荡 线圈、行线 性 线圈、 中 频 陷 波线圈、 音响 用 频 率补偿 线圈、阻波线圈等。三、电感量标示及符号1. 直 标 法

9、 :在电感线圈的外 壳 上 直接用 数字和 文 字标出 电感线圈的电感 量 , 允许误差 及 最 大 工作电流等 主 要 参 数 .2. 色 标 法 :同 电阻 标 法 . 单 位 为 H3、电感 符 号 四、电感器主要特性参数1. 标 称电感 量 :上 标 注 的电感 量 的 大小 . 表示 线圈本身 固 有 特 性 , 主 要 取决 于线圈的圈 数 , 结构 及绕制 方 法等 , 与电流 大小无关 , 反映 电感线圈 存储 磁 场 能的能力 , 也 反映 电感器通过 变化 电流 时 产生感应电 动势 的能力 . 单 位 为 亨 (H.2. 允许误差 :电感的 实际 电感 量 相 对于 标

10、称 值 的 最 大 允许偏差范围 称为 允许误差 .3. 感 抗 XL:电感线圈对交流电流阻碍作用的 大小 称感 抗 XL, 单 位 是 欧姆 . 它与电感 量 L 和 交流电 频 率 f 的 关系 为 XL=2fL.4品质因素 Q :表示 线圈 质 量 的 一 个物 理 量 ,Q 为感 抗 XL 与 其 等 效 的电阻的 比 值 , 即 :Q=XL/R. 线圈的 Q 值 愈 高 , 回 路 的 损耗 愈 小 . 线圈的 Q 值 与导线的直流电阻 , 骨架 的 介质 损耗 , 屏蔽罩 或 铁 芯引 起的 损耗 , 高频 趋肤效 应的 影 响 等 因素 有 关 . 线圈的 Q 值 通常为 几十到

11、 一 百 .5. 额 定 电流 :额 定 电流是 指 能 保证 电路 正 常工作的工作电流 .6. 标 称电压7. 分 布 电容(寄 生电容线圈的 匝 与 匝 间 、线圈与 屏蔽罩 间 、线圈与 底版 间 存 在的电容 被 称为 分 布 电容。 分 布 电容的 存 在 使 线圈的 Q 值 减 小 , 稳 定 性变差 , 因 而线圈的 分 布 电容 越 小 越 好 。 采 用 分 段 绕法可 减少 分 布 电容。8、 自 谐振 频 率 (Q 最 大 是的 频 率 当频 率很 高时 ,电感不 再 被 当 做集总参 数 看待 , 寄 生 参 数 的 影响 不可 忽略 。 寄 生 参 数 包 括 Ra

12、c 等 效串联 电 阻 (ESR 和 Cs 等 效 并 联 电感 (ESL 。 电感器 实际 等 效 电路 如 图 所 示 电感 值 (inductance 、电感感 抗 (impedance 与 频 率 的 关系以 100nH 绕线电感为例,如 下 图 所 示: 由 上 图 可 知 :1、 当频 率 低 于 自 谐振 频 率 (SRF 时 ,电感感 抗 随 频 率 增加 而 增加;2、 当频 率 等于 自 谐振 频 率 (SRF 时 ,电感感 抗 达 到最 大 值;3、 当频 率 高 于 自 谐振 频 率 (SRF 时 ,电感感 抗 随 频 率 增加 而 减 小 ;五、电感的分类及选型(一

13、电感的 分 类按照 外 形 ,电感器可 分 为 空 心 电感器 (空 心 线圈 与 实 心 电感器 (实 心 线圈 。按照 工作 性质 ,电感器可 分 为 高频 信号电感器 (各 种 天 线线圈、振 荡 线圈 、 一般 信号电感器 (各 种 扼 流圈、 滤波线圈等 和 电 源 用电感器。按照 封装 形 式 ,电感器可 分 为 普 通电感器、 色环 电感器、 环氧树脂 电感器、 贴 片 电感器等。按照 电感 量 ,电感器可 分 为 固定 电感器 和 可 调 电感器。 (二 电感的 选型1. 高频 信号用电感高频 信号用电感 主 要 用在 射 频 信号 上 。1 主 要 参 数:电感 范围 :0.

14、6-390nH ;直流电阻 :有 多种 直流电阻可 供 选 择 , 一般 来 说,电感 值 越 大 , 其 对应的直流电阻 也 越 大 ; 自 谐振 频 率 :可 高 达 12GHz 。电感 值 越 大其 对应的 自 谐振 频 率 往往 越 小 。额 定 电流 :几十 毫 安 多 到几百 毫 安 。电感 值 越 大其 对应的 额 定 电流 往往 越 小 。2应用 特点:电感 值 和 自 谐振 点 与工作 频 率 的 关系 如 下 图 (以 TDK 电感为例 : 从 上 图 可以 看 出 工作 频 率 小 于谐振 频 率 时 ,电感 值 基 本 保 持 稳 点 ; 但 工作 频 率 一 旦 超

15、过谐振 频 率 后 ,电 感 值将会 迅速 增 大 ,不过, 若 频 率 继续 增 大 到 一定频 率 后 ,电感 值将会 迅速 减 小 (减 小 的这 个 过 程没 有在 上 图 中 体现 。在应用中,应 选 择 谐振 频 率 点高 于工作 频 率 的电感。对于 高频 信号用电感而 言 ,谐振 频 率 点一般 在 1GHz 以 上 , 因 此该类 电感可 支 持 很 高 的工作 频 率 。2. 一般 信号用电感一般 信号用电感 主 要 用在 高 速 信号 上 。1 主 要 参 数:电感 范围 :0.01-1000uH ;直流电阻 :有 多种 直流电阻可 供 选 择 , 一般 来 说,电感 值

16、 越 大 , 其 对应的直流电阻 也 越 大 。 一般 信号用电 感, 其 直流电阻 值 比 高频 信号用电感 和 电 源 用电感 大一些 , 范围 100毫 欧到几欧姆 ;自 谐振 频 率 :几十 MHz 到几百 MHz 。电感 值 越 大其 对应的 自 谐振 频 率 往往 越 小 。额 定 电流 :几 毫 安 到几十 毫 安 。电感 值 越 大其 对应的 额 定 电流 往往 越 小 。2应用 特点:电感 Q 值 和 阻 抗 与工作 频 率 的 关系 如 下 图 (以 TDK 电感为例 :从 下 图 阻 抗 频 率 特 性 曲 线可以 看 出 工作 频 率 小 于谐振 频 率 时 ,电感电感

17、 表现出 电感 性 ,阻 抗 随着 频 率 的 升 高 而 增 大 ; 但 工作 频 率 一 旦 超 过谐振 频 率 时 ,电感 将 表现出 容 性 ,阻 抗 随 频 率 的 升 高 而 减 小 。 同 样 , 当 工作 频 率 小 于谐振 频 率 时 ,电感 值 基 本 保 持 稳 点 ; 但 工作 频 率 一 旦 超 过谐振 频 率 后 ,电感 值将会 迅速 增 大 , 若 频 率 继续 增 大 到 一定频 率 后 ,电感 值将会 迅速 减 小 (一般 信号用电感 频 率 特 性 曲 线 同高频 用电感 特 性 曲 线 相 近 似 ,在 此未给 出 。在应用中, 应 选 择 谐振 频 率

18、点高 于工作 频 率 的电感。 对于 一般 信号用电感而 言 , 谐振 频 率 点一般 在 几百 MHz 之 内 , 该类 电感 也 是 高 速 电路 设计 中 最 常用的电感。 高 速设计 中的 板 件 互 连信号, 纹 波 比 板 内 信号 大 , 就 可以 使 用 该类 电感 加 以滤波。 设计 中 需 注 意 高频 信号用电感 和一般 信号用电感 额 定 电流 都比 较小 ,而直流 电阻 相 对 较大 ,不 建议 用于电 源 滤波。 3. 电 源 用电感电 源 用电感 主 要 用在电 源 电路中。1 主 要 参 数:电感 范围 :1-470uH ;直流电阻 :有 多种 直流电阻可 供

19、选 择 , 一般 来 说,电感 值 越 大 , 其 对应的直流电阻 也 越 大 , 范围几 毫 欧到 几欧姆 ;自 谐振 频 率 :几十 MHz 到几百 MHz 。电感 值 越 大其 对应的 自 谐振 频 率 往往 越 小 。额 定 电流 :几 毫 安 到几十 毫 安 。电感 值 越 大其 对应的 额 定 电流 越 小 。2应用 特点:电感 值 和 阻 抗 与工作 频 率 的 关系 以及电感直流 特 性 曲 线如 下 图 (以 TDK 电感为例 : 由 电感 频 率 特 性 曲 线可 知 , 当 工作 频 率 小 于谐振 频 率 时 ,电感 值 基 本 保 持 稳 点 ; 但 工作 频 率 一

20、 旦 超 过谐振 频 率 后 ,电感 值将会 迅速 增 大 , 若 频 率 继续 增 大 到 一定频 率 后 ,电感 值将会 迅速 减 小 。在应用中,应 选 择 谐振 频 率 点高 于工作 频 率 的电感。对于电 源 用电感而 言 ,谐振 频 率 点一般 在 几十 MHz 之 内 , 该类 电感 也 是 高 速 电路 设计 中电 源 滤波 最 常用的电感。由 阻 抗 频 率 特 性 曲 线可以 看 出 工作 频 率 小 于谐振 频 率 时 ,电感电感 表现出 电感 性 ,阻 抗 随着 频 率 的 升 高 而 增 大 ; 但 工作 频 率 一 旦 超 过谐振 频 率 时 ,电感 将 表现出 容

21、 性 ,阻 抗 随 频 率 的 升 高 而 减 小 。由 电感直流 特 性 曲 线可以 看 出 ,用于电 源 滤波 时 ,电感的工作电流 必须 小 于 额 定 电流。如 果 工作电流 大 于 额 定 电流,电感 未必 会损 坏 , 但 电感 值 可能 会低 于 标 称 值 。 同时 还 要 可 虑 其 直流电阻而 引 起的压降。六、以部分厂家电感为例介绍电感的封装电感 封装一般 包 括 贴 片 与 插 件。1. 功 率 电感 封装 以 骨架 的 尺寸 做 封装表示 ,贴 片 用 椭 柱 型表示方 法如 5.8(5.2 4就表示 长径 为 5.8mm 短径 为 5.2mm 高 为 4mm 的电感

22、。插 件用 圆 柱 型表示方 法如 68就表示 直 径 为 6mm 高 为 8mm 的电感。只 是它 们 的 骨架一般 要 通用, 要 不 就 要 定 造 。2. 普 通线 性 电感、 色环 电感与电阻电容的 封装 都 有 一 样 的 表示 ,贴 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. 色环 电感电感 量 :0.1uH 22MH尺寸 :0204、 0307、 0410、 0512豆 形 电感 :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 色环 电感 读 法 :同 色环 电阻的 标示4. 立 式 电感电感 量 :0.1uH 3MH规 格 :PK0455/PK0608/PK0810/PK09125. 轴向 滤波电感规 格 :LGC0410/LGC0513/LGC0616/LGC1019电感 量 :0.1uH-10mH 。额 定 电流 :65mA10A。Q 值 高 , 价 位一般较 低 , 自 谐振 频 率 高 。6. 磁 环 电感规 格 :TC3026/TC3726/TC4426/TC5026尺寸 (单 位 mm :3.2515.887. 空 气

24、芯 电感空 气 芯 电感为 了 取 得 较大 的电感 值 , 往往 要 用 较 多 的漆包线绕成,而为 了 减少 电感本身的线路电阻对直流 电流的 影响 , 要采 用线 径 较 粗 的漆包线。 但 在 一些体积较 少 的产 品 中, 采 用 很 重 很 大 的 空 气 芯 电感不 太 现 实 ,不 但 增加 成本,而 且限 制 了 产 品 的 体积 。为 了提 高 电感 值 而 保 持 较 轻 的 重 量 , 我 们 可以在 空 气 芯 电感 中 插 入 磁 心 、 铁心 , 提 高 电感的 自 感能力, 借此 提 高 电感 值 。 目前 ,在 计 算 机 中,绝 大部分 是磁 心 电感。 七

25、、电感的作用 基本作用：滤波、振荡、延迟、陷波等 形象说法： “通直流，阻交流” 细化解说：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；变压器可以进行交流耦合、变压、变流和阻抗变换等。 由感抗 XL=2fL 知,电感 L 越大，频率 f 越高，感抗就越大。该电感器两端电压的大小与电感 L 成正 比，还与电流变化速度i/t 成正比，这关系也可用下式表示： 电感线圈也是一个储能元件，它以磁的形式储存电能，储存的电能大小可用下式表示：WL=1/2 Li2 。 可见，线圈电感量越大，流过越大，储存的电能也就越多。 电感在电路最常见的作用就是与电容一起，组成 LC 滤波电路。我们已经知道，电容具有“阻直流，通 交流”的本领，而电感则有“通直流，阻交流”的功能。如果把伴有许多干扰信号的直流电通过 LC 滤波 电路（如图） ，那么，交流干扰信号将被电容变成热能消耗掉；变得比较纯净的直流电流通过电感时，其 中的交流干扰信号也被变成磁感和热能，频率较高的最容易被电感阻抗，这就可以抑制较高频