| 词条 | 电感器 |
| 释义 | § 基本介绍 电感器 用绝缘导线绕制的各种线圈称为电感。用导线绕成一匝或多匝以产生一定自感量的电子元件，常称电感线圈或简称线圈。电感器在电子线路中应用广泛，为实现振荡、调谐、耦合、滤波、延迟、偏转的主要元件之一。为了增加电感量、提高Q值并缩小体积，常在线圈中插入磁芯。 在高频电子设备中，印制电路板上一段特殊形状的铜皮也可以构成一个电感器，通常把这种电感器称为印制电感或微带线。在电子设备中，经常可以看到有许多磁环与连接电缆构成一个电感器(电缆中的导线在磁环上绕几圈作为电感线圈)，它是电子电路中常用的抗干扰元件，对于高频噪声有很好的屏蔽作用，故被称为吸收磁环，由于通常使用铁氧体材料制成，所以又称铁氧体磁环(简称磁环)。 最原始的电感器是1831年英国M.法拉第用以发现电磁感应现象的铁芯线圈。1832年美国的J.亨利发表关于自感应现象的论文。人们把电感量的单位称为亨利，简称亨。19世纪中期，电感器在电报、电话等装置中得到实际应用。1887年德国的H.R.赫兹，1890年美国N.特斯拉在实验中所用的电感器都是非常著名的，分别称为赫兹线圈和特斯拉线圈。 自感与互感 （一）自感 当线圈中有电流通过时，线圈的周围就会产生磁场。当线圈中电流发生变化时，其周围的磁场也产生相应的变化，此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势（电动势用以表示有源元件理想电源的端电压），这就是自感。 （二）互感 两个电感线圈相互靠近时，一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈，这种影响就是互感。互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合的程度。 § 基本结构 电感器—图示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。 § 基本分类 电感器主要类型 一、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，国产有LG和LG2等系列电感器，其电感量范围为0.1—2200μH（直标在外壳上），额定工作电流为0.05—1.6A，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0.1—22000μH（直标在外壳上），额定工作电流为0.05—1.6A，误差范围为±5%—±10%。LGA系列电感器采用超小型结构，外形与1/2W色环电阻器相似，其电感量范围为0.22~100μH（用色环标在外壳上），额定电流为0.09—0.4A。LGX系列色码电感器也为小型封装结构，其电感量范围为0.1—10000μH，额客电流分为50mA、150mA、300mA和1.6A四种规格。 二、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。 线圈分类 1、按导磁体性质分类：空芯线圈、铁氧体线圈、铁芯线圈、铜芯线圈。 2、按工作性质分类：天线线圈、振荡线圈、扼流线圈、陷波线圈、偏转。 3、按绕线结构分类：单层线圈、多层线圈、蜂房式线圈。 4、按电感形式分类：固定电感线圈、可变电感线圈。 § 工作原理 铜线圈电感是导线内通过交流电流时，在导线的内部周围产生交变磁通，导线的磁通量与生产此磁通的电流之比。 当电感中通过直流电流时，其周围只呈现固定的磁力线，不随时间而变化；可是当在线圈中通过交流电流时，其周围将呈现出随时间而变化的磁力线。根据法拉弟电磁感应定律—磁生电来分析，变化的磁力线在线圈两端会产生感应电势，此感应电势相当于一个“新电源”。当形成闭合回路时，此感应电势就要产生感应电流。由楞次定律知道感应电流所产生的磁力线总量要力图阻止磁力线的变化的。磁力线变化来源于外加交变电源的变化，故从客观效果看，电感线圈有阻止交流电路中电流变化的特性。电感线圈有与力学中的惯性相类似的特性，在电学上取名为“自感应”，通常在拉开闸刀开关或接通闸刀开关的瞬间，会发生火花，这自感现象产生很高的感应电势所造成的。 总之，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。 代换原则：1、电感线圈必须原值代换（匝数相等，大小相同）。2、贴片电感只须大小相同即可，还可用0欧电阻或导线代换。 § 比较区别 电感器电感和磁珠的联系与区别 1、电感是储能元件，而磁珠是能量转换（消耗）器件； 2、电感多用于电源滤波回路，磁珠多用于信号回路，用于EMC对策； 3、磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰，而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰，两者都可用于处理EMC、EMI问题；EMI的两个途径，即：辐射和传导，不同的途径采用不同的抑制方法，前者用磁珠，后者用电感； 4、磁珠是用来吸收超高频信号，象一些RF电路，PLL，振荡电路，含超高频存储器电路（DDRSDRAM，RAMBUS等）都需要在电源输入部分加磁珠，而电感是一种蓄能元件，用在LC振荡电路，中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过50MHZ； 5、电感一般用于电路的匹配和信号质量的控制上，一般地的连接和电源的连接。在模拟地和数字地结合的地方用磁珠。对信号线也采用磁珠。 磁珠的大小（确切的说应该是磁珠的特性曲线）取决于需要磁珠吸收的干扰波的频率。磁珠就是阻高频，对直流电阻低，对高频电阻高。因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的，阻抗的单位也是欧姆。磁珠的datasheet上一般会附有频率和阻抗的特性曲线图。一般以100MHz为标准，比如2012B601，就是指在100MHz的时候磁珠的Impedance为600欧姆。 § 电感测量 小型电感器 电感测量的两类仪器：RLC测量（电阻、电感、电容三种都可以测量）和电感测量仪。 电感的测量：空载测量（理论值）和在实际电路中的测量（实际值）。由于电感使用的实际电路过多，难以类举。只有在空载情况下的测量加以解说。电感量的测量步骤（RLC测量）： 1、熟悉仪器的操作规则（使用说明），及注意事项。 2、开启电源，预备15—30分钟。 3、选中L档，选中测量电感量 4、把两个夹子互夹并复位清零 5、把两个夹子分别夹住电感的两端，读数值并记录电感量 6、重复步骤4和步骤5，记录测量值。要有5—8个数据。 7、比较几个测量值：若相差不大（0.2uH）则取其平均值，记得电感的理论值；若相差过大（0.3uH）则重复步骤2—步骤6，直到取到电感的理论值。 不同的仪器能测量的电感参数都有一些出入。因此，做任何测量前的熟悉所使用测量仪器，了解仪器能做什么，然后按照它给你的操作说明去做即可。 § 性能参数 电感器 电感器的基本参数有电感量、品质因数、固有电容量、稳定性、通过的电流量和使用频率等。 （1）标称电感量：电感器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=2πfL。 （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 （7）分布电容（寄生电容） § 判断标准 线路图标注方法 1、直标法：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：色标法：即用色环表示电感量，单位为mH，第一二位表示有效数字，第三位表示倍率，第四位为误差。 好坏判断 1、电感测量：将万用表打到蜂鸣二极管档，把表笔放在两引脚上，看万用表的读数。 2、好坏判断：对于贴片电感此时的读数应为零，若万用表读数偏大或为无穷大则表示电感损坏。 对于电感线圈匝数较多，线径较细的线圈读数会达到几十到时几百，通常情况下线圈的直流电阻只有几欧姆。损坏表现为发烫或电感磁环明显损坏，若电感线圈不是严重损坏，而又无法确定时，可用电感表测量其电感量或用替换法来判断。 § 注意事项 固定电感器 EL SP TDK 影响因素 (1)、匝数：膝包线的圈数，圈数越多，电感量越大。 (2)、横截面积：膝包线的粗细，越粗电感量越大。 (3)、有无芯。 使用注意 一、电感类元件，其铁心与绕线容易因温升效果产生感量变化,需注意其本体温度必须在使用规格范围內.。 二、电感器之绕线，在电流通过后容易形成电磁场。在元件位置摆放时，需注意使相临之电感器彼此远离，或绕线组互成直角，以減少相互间之感应量。 三、电感器之各层绕线间，尤其是多圈细线，亦会产生间隙电容量，造成高频信号旁路，降低电感器之实际滤波效果。 四、以仪表测试电感值与Q值时，为求数据正确，测试引线应尽量接近元件本体。. § 主要作用 电感器电感线圈阻流作用：电感线圈线圈中的自感电动势总是与线圈中的电流变化抗。电感线圈对交流电流有阻碍作用,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=2πfL,电感器主要可分为高频阻流线圈及低频阻流线圈。 调谐与选频作用：电感线圈与电容器并联可组成LC调谐电路。即电路的固有振荡频率f0与非交流信号的频率f相等，则回路的感抗与容抗也相等，于是电磁能量就在电感、电容来回振荡，这LC回路的谐振现象。谐振时电路的感抗与容抗等值又反向，回路总电流的感抗最小，电流量最大（指f="f0"的交流信号），LC谐振电路具有选择频率的作用，能将某一频率f的交流信号选择出来。 电感器还有筛选信号、过滤噪声、稳定电流及抑制电磁波干扰等作用。 在电子设备中，经常看到有的磁环，这种磁环与连接电缆构成一个电感器(电缆中的导线在磁环上绕几圈电感线圈)，它是电子电路中常用的抗干扰元件，高频噪声有很好的屏蔽作用，故被称为吸收磁环，通常使用铁氧体材料制成，又称铁氧体磁环(简称磁环)。磁环在不同的频率下有不同的阻抗特牲。在低频时阻抗很小，当信号频率升高后磁环的阻抗急剧变大。 根据物理学原理，信号频率越高，越辐射出去，而的信号线都是没有屏蔽层的，这些信号线就成了很好的天线，接收周围环境中各种杂乱的高频信号，而这些信号叠加在传输的信号上，甚至会改变传输的有用信号，严重干扰电子设备的正常工作，降低电子设备的电磁干扰(EM)已经是考虑的问题。在磁环作用下，即使正常有用的信号顺利地通过，又能很好地抑制高频于扰信号，而且成本低廉。 § 应用领域 电感器小型电感器在手机、数字机顶盒、蓝牙耳机、液晶电视、汽车电子、工业控制等领域，应用广泛，存在着巨大的市场潜力。仅就片式电感器而言，2007年的市场需求量达到3,000亿只以上，价值约300亿元人民币。 随着市场的不断细分，逐步出现了多种针对特定应用领域的小型电感器。在数据系统和工业电子应用中，负载点电源的需求量大增，为大功率、小尺寸的电感带来了发展机遇。 TDKMLK1005S3N9S、MLF1608A100KT等型号的积层电感，广泛应用于高频环境，市场销售情况良好；而应用于蓝牙耳机、无线网卡之类的带通滤波器、平衡/非平衡变压器的TDKHHM1517、HHM1520，也有着广阔的市场前景。 § 产品特性 电感器电感器的特性与电容器的特性正好相反，它具有阻止交流电通过而让直流电顺利通过的特性。直流信号通过线圈时的电阻就是导线本身的电阻压降很小；当交流信号通过线圈时，线圈两端将会产生自感电动势，自感电动势的方向与外加电压的方向相反，阻碍交流的通过，所以电感器的特性是通直流、阻交流，频率越高，线圈阻抗越大。电感器在电路中经常和电容器一起工作，构成LC滤波器、LC振荡器等。另外，人们还利用电感的特性，制造了阻流圈、变压器、继电器等。 通直流：指电感器对直流呈通路关态，如果不计电感线圈的电阻，那么直流电可以“畅通无阻”地通过电感器，对直流而言，线圈本身电阻很对直流的阻碍作用很小，所以在电路分析中往往忽略不计。 阻交流：当交流电通过电感线圈时电感器对交流电存在着阻碍作用，阻碍交流电的是电感线圈的感抗。 § 发展态势 电感器随着电子产品小型化的发展，电感器的体积已减小到物理极限。未来电感器的发展方向是集成化，电感器将与其它分立器件一起组合成复杂模块，为客户提供便于使用的完整系统。技术未突破前仍以小型化分立器件为主，要实现集成化还有一段距离。 为顺应未来发展方向，各大厂商不断改进电感器的制造工艺，扩大产能，满足不断增长的市场需求。据TDK公布的2006财年中期联合业绩显示，TDK的电感器销售额同比增长了27%，带动了TDK整体业务的增长。而这种增长在TDK分销商的销售业绩中得到了印证，小型电感器的市场需求量在不断增长，加上电感器生产厂商不断增加产品的附加值，这些都为小型电感器提供了成长空间。因此，在现货市场上，小型电感产品的市场份额呈现上升态势。在控制生产成本方面，中国本土制造厂商具有得天独厚的优势。 除了原材料价格上涨之外，RoHS指令也为小型电感器生产厂商带来了成本压力。但随着各大厂商的努力，RoHS等环保指令带来的影响，正被逐渐解决，已经不是影响小型电感器发展的主要因素。然而，随着市场的发展，电感器件的小型化已经达到了极限，如何在不增加成本的情况下，进一步缩小电感器的体积，是众多电感生产厂商共同思考的问题。不少电感生产厂商认为，集成化是小型电感器件的未来发展趋势。将电感器与其它器件集成到一个复杂的模块，进而组合成一个完整的系统，既可以减少体积，又可以降低成本。但小型电感器要实现集成化，仍需时日。[1] § 产品图例 工型电感器色码电感器 电感器 电感器 一体成型电感 大电流电感 |
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