一、概述
电感器(Inductor)是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。电感器的结构类似于变压器,但只有一个绕组。电感器具有一定的电感,它只阻碍电流的变化。如果电感器在没有电流通过的状态下,电路接通时它将试图阻碍电流流过它;如果电感器在有电流通过的状态下,电路断开时它将试图维持电流不变。电感器又称扼流器、电抗器、动态电抗器。感抗: jwL。电感主要应用于电源转换电路中的储能元件、射频电路中感性负载和噪声滤波器元件应用。
二、分类
电感器从生产工艺上分类主要有绕线式、薄膜和叠层电感;从结构上分为屏蔽和非屏蔽电感;从安装方式主要分为表面贴SMT和穿孔两类;从应用上主要有低频信号、功率和射频电感等;从材料上主要有磁性和非磁性材料,其中磁性材料有铁氧体,铁基磁粉芯等,非磁性材料主要有非磁性陶瓷等,其中铁氧体和铁基磁粉芯电感主要应用于低中高频,非磁性陶瓷电感主要用于射频应用。
三、参数
1、感值误差
额定电感值是电感在一个给定的频率下测得的值,感值误差是同一批电感里电感与电感之值的感值差异。一般在电感器件规格书里为如下:
2、自谐振频率(SRF:Self-Resonant Frequency)
工作频率低于谐振频率时,电感值基本保持稳定。但工作频率超过谐振频率后,电感值将会先增大,达到一定频率后,将迅速减小。在DCDC中一般我们选择电感时自谐振频率为电路开关频率的10倍。
理想电感器件的阻抗是随着频率的上升而增加的,但是真实中的电感器件由于存在寄生电容形成RC电路结构,使电感器件存在一个自谐振频率f0。在这个频率之下,电感器件阻抗曲线表现为近以理想的电感特性,电感的阻抗随着频率的上升而增加的。在这个频率之上,电感器件更加表现的像一个电容,电感阻抗随着频率的上升而下降
3、直流电阻DCR
真实的电感器件并不是一个理想的纯感器件,会有一个直流电阻存在,我们一般称之为DCR。由于这个电阻的存在,使得流过电感器件的一部分电流以热的形热被耗散掉了,使得转换效率下降。在电感器件的阻抗曲线上,低频部分的大小是由DCR决定的。
在电感值给定的情况下,电感器件的外型越小DCR越大;有磁屏蔽的电感器件的DCR小于没有磁屏蔽的。
4、饱和电流Isat
电感都会有磁饱和特性,当电感中的电流大于某一个电流值时,磁芯会逐渐进入饱和状态,电感量就会出现大幅下降,这个电流值我们称之为电感的饱和电流。在一般的工程实践中,我们将使电感量下降30%所对应的电流做为电感饱和电流。
5、温升电流Irms
电感的温升电流Irms 是流过电感电流的有效值,它主要会引起电感温度的上升使得电感量大幅下降。温度的上升是由于电感的DCR引起,我们一般定义其为,在室温下使得电感产生40度温升所对应的电流。通常电感的温升电流是低于其饱和电流的。
如果在电路里发生了电感饱合,电感量下降会使得电感里的峰峰值电流Irpp增加,从而增大了AC损耗,使电压变换的效率降低。另外,更大的Irpp也会使得输出纹波电压变大。
当我们在选择评估Isat、Irms这两个值时,一般要求其中最小的那个值要大于电路额定输出电流的1.3倍。电感选型与应用-CSDN博客
6、Q值
电感Q值:也叫电感的品质因素,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。
也有人把电感的Q值特意降低的,目的是避免高频谐振/增益过大。降低Q值的办法可以是增加绕组的电阻或使用功耗比较大的磁芯。
品质因数又可写成Q=2pi*电路中存储的能量/电路一个周期内消耗的能量。通频带BW与谐振频率w0和品质因数Q的关系为:BW=wo/Q,表明,Q大则通频带窄,Q小则通频带宽。Q=wL/R=1/wRC,其中: Q是品质因素;w是电路谐振时的电源频率;L是电感;R是串的电阻;C是电容。
四、应用
电感的应用主要分为功率电感和射频电感;功率电感我们通常用于储能和滤波,射频电感我们主要用于耦合、扼流和共振。
其实我们可以根据电感的参数快速区分功率电感和射频电感的,我们来看看两种电感的主要参数的差异:
我们根据上面的对比表再来看看功率电感和射频电感的主要管控项目有哪些:
射频电感:感值、公差、尺寸、测试频率、RDC、额定电流、Q值、SRF
功率电感:感值、公差、尺寸、测试频率、RDC、额定电流、饱和电流、温升电流
村田高频电感:
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