硬件基础之电感篇

        将漆包线、纱包线或塑皮线等在绝缘骨架或磁心、铁心上绕制而成的器件。

        当线圈通过电流后，在线圈中形成磁场感应，感应磁场又会产生感应电流来阻碍线圈中电流的变化，这种电流与线圈的相互作用关系称为电的感抗，也就是电感，相应的器件就是电感器。

        电感的符号为 L ，单位为亨利 （H）。电感越大，感抗能力越强。

        注意：电感总是试图阻碍自身的电流变化，是一种自然现象。电感器是根据自然现象制成的元器件。

        亨利单位很大，现实一般使用mH，uH

1H=

        电感线圈通过电流时，线圈的周围产生磁场，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，此变化的磁场阻碍电流的变化，成为自感。

        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，利用此原理制成的元件叫做互感器。

        电感线圈产生自感时，感应电流通过负载维持电流变化，将产生感应电压。感应电压的大小取决于感应电流与负载，感应电流与负载越大，感应电压越大，反之越小。

        注意：电感突然断开时，需要提供合理的续流路径，否则负载很大，将会产生很高的感应电压，损坏电路。比如BUCK降压与电磁继电器电路中的续流二极管，就是给电感提供续流路径的，减小感应电压。

补充：BUCK降压电路

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        电感的本质是阻碍自身的电流变化，在电路中起到通直流阻交流的作用。

        通直流：流过电感的电流无变化时，电感相当于导线。不过，与导线的区别是，电感周围会产生磁场；

        阻交流：注意，是阻碍，不是阻止。电感阻碍电流变化，让电流变化变缓。（是逐渐变缓，不是骤变）

        ①滤波        电感阻碍电流变化，与电容C组成 LC 滤波器

        ②升压        利用感应电压，达到升压效果，例如BOOST升压电路

        还有谐振等。

        感值：电感值；

        电感类型：功率电感，普通电感，共模电感，差模电感等；

        电感参数：DCR（Directive Current Resistance，直流电阻），饱和电流，温升电流；

        封装：插件封装，贴片封装（常用）；

        尺寸：影响结构；

        成本：影响单价及利润。

        ①优先选择电感类型：信号滤波，一般选用0603，0402等

常用的贴片封装：功率电路，一般选择功率电感，功率电感屏蔽型的EMC效果更好，但价格稍贵；

        ②选择感值。滤波使用的，根据信号频率计算，如

；功率电感，一般根据电源 IC 手册推荐的即可，影响纹波，负载动态响应等；

（例如做电源时，电感越大，纹波效应越好，但动态响应就会变差）

补充1：纹波是什么？

        纹波是由于直流稳定电源的电压波动而造成的一种现象，因为直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成分，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。

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补充2：（负载）动态响应

        负载的动态响应是指负载电流突变时，输出电压是否能尽快稳定下来，动态响应考察的是输出电压VOUT和负载电流IL的关系。动态响应一般是指控制系统在典型输入信号的作用下，其输出量从初始状态到最终状态的响应。

        对某一环节（系统）加入单位阶跃输入x(t)时，其响应y(t)开始逐渐上升，直到稳定在某一定值上为止。

        响应y(t)在达到一定值之前的变化状态称为过渡状态（动态）。此时的响应称为动态响应。

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        ③根据DCR、饱和电流、温升电流选择合适的尺寸，一般来说，尺寸越大，参数越好，但价格也更贵，同时，结构也会受到限制；

        ④DCR越小越好，根据功率的 ,DCR越大，发热越大，电源功率转换效率也越低；

        ⑤饱和电流必须大于电感流过的最大电流，如果电感饱和了，感值将急剧减小，失去储能的作用，相当于一根导线，损坏电路；

        ⑥温升电流越大越好，发热越小。

特点：感值高，功率大，饱和电流大，封装尺寸相对较大

应用：低频LC滤波（例如Buck Boost），升压

补充：带屏蔽的功率电感比非屏蔽的 EMI 效果好些，但价格稍贵。

选型的重要参数如感抗等。

https://www.eefocus.com/e/528223.html

什么是功率电感？功率电感的特性、作用与分类

特点：感值小，功率小，饱和电流小，封装尺寸小

应用：高频信号滤波，还有一些小信号滤波，比如我们要做一个运放：

        选型时，需要看饱和电流，例如需要看感值Inductance(nH)，品质因素Q（Min）

 （风华高科的规格手册）

一般用在共模电路和差模电路，一些滤波的电路。

构成：两组直径与圈数相同的线圈，方向相反的绕制在同一个铁芯上，引出4个引脚。

作用：滤除共模干扰信号，降低EMI

共模信号：大小相等，方向相同的信号

构成：一组线圈绕制在铁芯上，引出2个引脚；

作用：滤除差模干扰信号，降低EMI，一般成对出现；

差模信号：大小相等、方向相反的信号。

        电子元器件的特性最好结合仿真电路来分析，一来加深元器件的印象特性，二来加强仿真软件的学习。