电感(Inductor)知识

电感是什么？

电感

diàngǎn

[INDUCTORS] 电路在如下电流发生变化时能产生电动势的性质。也指利用此性质制成的元件

什么是电感器、变压器?

电感器（电感线圈）和变压器均是用绝缘导线（例如漆包线、纱包线等）绕制而成的电磁感应元件，也是电子电路中常用的元器件之一，相关产品如共膜滤波器等。

一、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。

电感的作用是什么?

电感:在电路中电流发生变化时能产生电动势的性质称为电感，电感又分为自感和互感。

（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。

利用电感的特特性应制造电感器作用是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，制造出变压器起到隔离或改变电压作用，制造电动机做设备的动力。

寄生电感

寄生电感一半是在PCB过孔设计所要考虑的。

在高速数字电路的设计中，过孔的寄生电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。它的寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献，减弱整个电源系统的滤波效用。我们可以用下面的公式来简单地计算一个过孔近似的寄生电感：

L=5.08h[ln(4h/d)+1]其中L指过孔的电感，h是过孔的长度，d是中心钻孔的直径。从式中可以看出，过孔的直径对电感的影响较小，而对电感影响最大的是过孔的长度。仍然采用上面的例子，可以计算出过孔的电感为：L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH 。如果信号的上升时间是1ns，那么其等效阻抗大小为：XL=πL/T10-90=3.19Ω。这样的阻抗在有高频电流的通过已经不能够被忽略，特别要注意，旁路电容在连接电源层和地层的时候需要通过两个过孔，这样过孔的寄生电感就会成倍增加。

电感的Q值是什么？

Q值；是衡量电感器件的主要参数。是指电感器在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。电感器的Q值越高，其损耗越小，效率越高。

电感器品质因数的高低与线圈导线的直流电阻、线圈骨架的介质损耗及铁心、屏蔽罩等引起的损耗等有关。

知道了Q值有关的相关因素但我们如何在设计中如何提高品质因数呢？

关于磁损与Q值关系现在电源设计要求越来越严格，这就要我们对每个问题点必须认真分析计算，针对磁损的计算一般只是简单的根据磁芯的体积和相关的损耗曲线进行简单计算但实际工作之中出现，同一种磁芯不同的绕制方式，与相同磁芯相同的绕制方式线的松紧程度不同，却带来不同的温升差距等等，但一直一来磁损与针对磁损与Q值关系很少提及，只是简单认为Q值大磁损就小，但是Q 值又与哪些因素有关，在实际中更少提及，愿大家畅所欲言，一起探讨！

怎样计算电感值的大小？有没有计算公式？

有个比较复杂的经验公式，很复杂，一般都是用电感测试仪测试。

电感的计算公式线圈公式

阻抗(ohm) = 2 * 3.14159 * F(工作频率) * 电感量(mH)，

设定需用 360ohm 阻抗，因此：

电感量(mH) = 阻抗(ohm) ÷ (2*3.14159) ÷ F (工作频率) = 360 ÷ (2*3.14159) ÷ 7.06 = 8.116mH

据此可以算出绕线圈数：

圈数 = [电感量* { ( 18*圈直径(吋)) + ( 40 * 圈长(吋))}] ÷ 圈直径 (吋)

圈数 = [8.116 * {(18*2.047) + (40*3.74)}] ÷ 2.047 = 19 圈

空心电感计算公式

空心电感计算公式：L(mH)=(0.08D.D.N.N)/(3D+9W+10H)

D------线圈直径

N------线圈匝数

d-----线径

H----线圈高度

W----线圈宽度

单位分别为毫米和mH。。

空心线圈电感量计算公式:

l=(0.01*D*N*N)/(L/D+0.44)

线圈电感量 l单位: 微亨

线圈直径 D单位: cm

线圈匝数 N单位: 匝

线圈长度 L单位: cm

频率电感电容计算公式:

l=25330.3/[(f0*f0)*c]

工作频率: f0 单位:MHZ 本题f0=125KHZ=0.125

谐振电容: c 单位:PF 本题建义c=500...1000pf 可自行先决定,或由Q值决定

谐振电感: l 单位: 微亨

线圈电感的计算公式

1.针对环行CORE，有以下公式可利用: (IRON)

L=N2．AL L= 电感值（H)

H-DC=0.4πNI / l N= 线圈匝数(圈)

AL= 感应系数

H-DC=直流磁化力 I= 通过电流(A)

l= 磁路长度（cm)

l及AL值大小，可参照Microl对照表。

例如: 以T50-52材，线圈5圈半，其L值为T50-52(表示OD为0.5英吋)，经查表其AL值约为33nH

L=33．(5.5)2=998.25nH≈1μH

当流过10A电流时，其L值变化可由l=3.74(查表)

H-DC=0.4πNI / l = 0.4×3.14×5.5×10 / 3.74 = 18.47 （查表后）

即可了解L值下降程度(μi%)

2.介绍一个经验公式

L=(k*μ0*μs*N2*S)/l

其中

μ0 为真空磁导率=4π*10(-7)。（10的负七次方）

μs 为线圈内部磁芯的相对磁导率，空心线圈时μs=1

N2 为线圈圈数的平方

S 线圈的截面积，单位为平方米

l 线圈的长度，单位为米

k 系数，取决于线圈的半径（R)与长度(l)的比值。

计算出的电感量的单位为亨利。

k值表

2R/l k

0.1 0.96

0.2 0.92

0.3 0.88