科普文章—電感原理和選型方法

器件選型是硬體工程師的基本工作，本文主要從電感的工藝和應用出發，介紹電感如何選型。

電感，和電容、電阻一起，是電子學三大基本無源器件；電感的功能就是以磁場能的形式儲存電能量。

以圓柱型線圈為例，簡單介紹下電感的基本原理

如上圖所示，當恆定電流流過線圈時，根據右手螺旋定則，會形成一個圖示方向的靜磁場。而電感中流過交變電流，產生的磁場就是交變磁場，變化的磁場產生電場，線圈上就有感應電動勢，產生感應電流：

以上就是楞次定律，最終效果就是電感會阻礙流過的電流產生變化，就是電感對交變電流呈高阻抗。同樣的電感，電流變化率越高，產生的感應電流越大，那麼電感呈現的阻抗就越高；如果同樣的電流變化率，不同的電感，如果產生的感應電流越大，那麼電感呈現的阻抗就越高。

所以，電感的阻抗於兩個因素有關：一是頻率；二是電感的固有屬性，也就電感的值，也稱為電感。根據理論推導，圓柱形線圈的電感公式如下：

可以看出電感的大小與線圈的大小及內芯的材料有關。

實際電感的特性不僅僅有電感的作用，還有其他因素，如：

• 繞制線圈的導線不是理想導體，存在一定的電阻；

• 電感的磁芯存在一定的熱損耗；

• 電感內部的導體之間存在著分布電容。

因此，需要用一個較為複雜的模型來表示實際電感，常用的等效模型如下：

等效模型形式可能不同，但要能體現損耗和分布電容。根據等效模型，可以定義實際電感的兩個重要參數。

自諧振頻率(Self-Resonance Frequency)

由於Cp的存在，與L一起構成了一個諧振電路，其諧振頻率便是電感的自諧振頻率。在自諧振頻率前，電感的阻抗隨著頻率增加而變大；在自諧振頻率後，電感的阻抗隨著頻率增加而變小，就呈現容性。

品質因素(Quality Factor)

也就是電感的Q值，電感儲存功率與損耗功率的比，Q值越高，電感的損耗越低，和電感的直流阻抗直接相關的參數。自諧振頻率和Q值是高頻電感的關鍵參數

2.1 繞線電感(Wire Wound Type)

顧名思義就是把銅線繞在一個磁芯上形成一個線圈，繞線的方式有兩種：

圓柱形繞法(Round Wound)

圓柱形繞法很常見，應用也很廣，例如：

平面形繞法(Flat Wound)

平面形繞法也很常見，大家一定見過一掰就斷的蚊香

平面形繞法優點很明顯，就是減小了器件的高度。

由前文的公式可知，磁芯的磁導率越大，電感值越大，磁芯可以是

繞線電感可提供大電流、高感值；磁芯磁導率越大，同樣的感值，繞線就少，繞線少就能降低直流電阻；同樣的尺寸，繞線少可以繞粗，提高電流。

另外，電源設計中，經常遇到電感嘯叫的問題，本質就是磁場的變化引起了導體，也就是線圈的振動，振動的頻率剛好在音頻範圍內，人耳就可以聽見，合金一體成型電感，比較牢固，可以減少振動。

2.2 多層片狀電感(Multilayer Type)

多層片狀電感的製作工藝：將鐵氧體或陶瓷漿料乾燥成型，交替印刷導電漿料，最後疊層、燒結成一體化結構(Monolithic)。

引自The Wonders of Electromagnetism

多層片狀電感的比繞線電感尺寸小，標準化封裝，適合自動化高密度貼裝；一體化結構，可靠性高，耐熱性好。

2.3 薄膜電感(Thin Film Type)

薄膜電感採用的是類似於IC製作的工藝，在基底上鍍一層導體膜，然後採用光刻工藝形成線圈，最後增加介質層、絕緣層、電極層，封裝成型。

薄膜器件的製作工藝，如下圖所示

 

 

光刻工藝的精度很高，製作出來的線條更窄、邊緣更清晰。因此，薄膜電感具有

• 更小的尺寸，008004封裝
  

• 更小的Value Step，0.1nH
  

• 更小的容差，0.05nH
  

• 更好的頻率穩定性

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關鍵字：電感  自諧振頻率 編輯：muyan 引用地址：http://news.eeworld.com.cn/dygl/ic469744.html 本網站轉載的所有的文章、圖片、音頻視頻文件等資料的版權歸版權所有人所有，本站採用的非本站原創文章及圖片等內容無法一一聯繫確認版權者。如果本網所選內容的文章作者及編輯認為其作品不宜公開自由傳播，或不應無償使用，請及時通過電子郵件或電話通知我們，以迅速採取適當措施，避免給雙方造成不必要的經濟損失。

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