电感最重要@@、最常见的几个作用@@

不要看一个小小的电感@@,它所蕴含的原理可谓是@@“浩如烟海@@”,电感涉及到了两门霸王学科电与磁@@,到现在为止真正把电与磁完全搞懂的人可以说是屈指可数@@。如果真要地毯式的讲电感的作用@@,我想@@7、8本书能把电感讲透都绝非易事@@。在这里笔者把电感最重要@@的@@、常用的几个作用介绍给大家@@。

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。

电感的常见作用@@

▶ 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@@@@1所示为变压器@@的电路符号@@。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@@。

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图@@1

▶ 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@@如图@@@@@@2。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)。

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图@@2

▶ 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@@,如图@@@@3。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)。

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图@@3

以上@@列举了一些常用的电感应用@@,当然@@电感的作用远远不止这些@@,以上@@讲的都是基础@@,应用的时候考虑的远比以上@@所说的要多@@。

电感的分类@@

按电感形式分类@@:固定电感@@、可变电感@@。

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@@。

按工作性质分类@@:天线线圈@@、振荡线圈@@、扼流线圈@@、陷波线圈@@、偏转线圈@@。

按绕线结构分类@@:单层线圈@@、多层线圈@@、蜂房式线圈@@。

按工作频率@@分类@@:高频线圈@@、低频线圈@@。

按结构特点分类@@:磁芯线圈@@、可变电感@@线圈@@、色码电感线圈@@、无磁芯线圈@@等@@。

十种电感的特性@@

1)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。它可以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@@。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@@。

2)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@@。

3)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@@。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@@。

4)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@@。

现在中国人多@@,女孩子眼明手细@@,不过谁愿意让年轻活泼的女孩子浪费青春@@,早晚请不到人@@。但用机器的话@@,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@@。

5)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@@,因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@@,世间绝大部分的物质@@,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@@,。但我可以确定@@,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@@,改善的空间@@仍是十分宽广@@。另外@@,因为高频产品的变异要求十分严格@@,所以@@材质对温度的变化@@,也是台湾和中国贴片迭层高频电感@@@@,尚无法跟日系强烈对抗的重要原因@@。

唉@@,那些大老板真不知是吃甚么长大的@@,怎么说他们才会听@@。老是想着杀价@@! 杀价只是竞争手段之一@@,为什么不想想看从技术@@去提升竞争力呢@@。

最后@@,因为感值@@会越来越小@@,精准度要求越来越高@@,贴片迭层高频电感@@会取代贴片挠线式高频电感@@。南海十一郎预测@@,5年到@@10年后@@,贴片薄膜高频电感@@,也会取代贴片迭层高频电感@@@@。研究和市场方向@@,要抓对啊@@。

6)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@@等都会大为增加@@。好处@@,就自己想象了@@。如果想不通@@,或@@者不想思考@@,要早点改行喔@@。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@@,特性亦是如此@@。

7)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@@。

8)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@@。

9)贴片磁珠@@

贴片磁珠@@就是穿心磁珠@@的下一代@@。

10)贴片高频变压器@@@@、插件高频变压器@@@@

高频变压器@@嘛@@,一般用于开关电源@@。

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