如何选择电感器？

如何选择电感器？ 

电感器是用于滤波、定时和电力电子应用的两端元件。只要有电流流动，它们就会以磁场的形式储存能量。根据楞次定律，电感器通过感应电动势（或电动势）来对抗电流变化。电感器对于交流信号可以近似为开路，对于直流信号可以近似为短路。电感的单位是亨利（H）。  影响电感器电感量的主要因素有四个：线圈匝数、线圈面积、线圈长度和磁芯材料。

当电感器的磁芯由铁磁材料制成时，它会产生更高的电感。但是，带有磁芯的电感器具有磁滞和涡流等损耗。在选择电感器时，需要牢记几个重要参数：

Q 因数，或称品质因数，是指电感的电抗与有效电阻的比值。该值取决于频率，测试频率通常在数据表中指定。Q 因子影响 LC 电路中中心频率的锐度。通常，优选高 Q 因子值。

       自谐振频率 (SRF) 描述了电感器停止作为电感器工作的频率。对于射频电路，应选择自谐振频率，使其超过电路的工作频率。由于在自谐振频率下电感为零，因此 Q 因数为零。

饱和电流 是指使电感下降指定值的直流电流。电感下降是因为磁芯只能存储一定量的磁通密度。饱和电流与电感器的磁特性有关，而额定电流与物理特性有关，它描述了可以通过电感器的最大直流电流。

       直流电阻（DCR） 是指电感器金属导体中固有的电阻，可以将其建模为与电感器串联的电阻器。直流电阻是 DC-DC 转换器设计中的一个重要参数，因为电阻会导致 I 2 R 损耗，从而降低效率。

容差是实际电感器的电感值与数据表中指定值相比的变化。这可能导致射频滤波器的频率选择发生不必要的偏移。

电感器也称为线圈或电抗器。如果电感器用于阻断或去耦更高的频率，则称为“扼流圈”。根据磁芯和结构中使用的材料，有不同类型的电感器。让我们看一下下面的一些主要内容：

一、空心电感

           空芯电感没有磁芯，最大的优点是Q因子高，损耗低。由于它们没有铁芯，因此需要更多数量的线圈才能获得相同的电感值，从而导致尺寸增加。它们主要用于高频应用，例如低电感值就足够的谐振电路。

二、铁氧体磁芯电感     

               铁氧体磁芯电感器由具有高磁导率的铁磁材料制成。与其他类型相比，这些电感器具有更高的电感。他们的损失也很低。它们用于噪声滤波器、高质量变压器和 DC-DC 转换器。

三、铁芯电感

        铁芯电感器因其铁芯而具有非常高的电感值。它们可以处理高功率，但高频容量有限。它们主要用于音频设备等低频应用。铁粉电感器中使用了细小的铁粉颗粒，其饱和电流比铁氧体磁芯电感器高。它们通常用作射频扼流圈。

四、环形电感

                当电感器绕在环形或环形线圈上时，它们被称为环形电感器。由于环形磁芯具有闭环磁芯，因此它的电感和 Q 因数高于直磁芯（螺线管）电感器。由于对称性，磁通量泄漏非常低。这种结构使环形电感器成为大电流和高电感应用的良好选择  。这些电感器用于 DC-DC 开关稳压器、医疗和制冷设备、电信电路等。

五、色环电感

          基于线轴的电感器缠绕在圆柱形线轴上，可以是轴向引线或径向引线。这些主要用于印刷电路板（PCB）。它们在额定功率、工作频率、尺寸和其他参数方面差异很大。

六、叠层片式陶瓷电感

               这些电感器通过层叠陶瓷材料形成集成单片电感器。它们比环形电感器更小且更便宜。虽然它们的 Q 因子低于环形电感器，但它们在容差、额定电流、尺寸和价格之间提供了良好的整体平衡。它们用于抑制高频噪声、无线局域网等模块和移动通信系统中的射频匹配。

七、薄膜电感

         感器在其基材上使用一层导体薄膜，使其具有超小型尺寸。在基板上形成多个螺旋形薄膜线圈，从而形成紧凑且高精度的电感器。与多层陶瓷电感器相比，它们的变化很小。然而，薄膜电感器的最大值受到限制。它们的应用在需要小电感器尺寸、低容差和高 Q 因子的射频匹配电路中。它们也用于 DC-DC 转换器。

八、铁氧体磁珠

               铁氧体磁珠是一种无源元件，可消除电路中的高频电磁干扰 (EMI)噪声。铁氧体磁珠与信号源串联放置。任何流过铁氧体磁珠的电流都会产生与铁氧体磁珠的直流电阻成比例的电压降。因此，优选具有低值的直流电阻。然而，希望在某个定义的频率范围内具有高阻抗以抑制噪声。

应用

电感器的两个主要应用领域是电力电子和射频电路。电感器是各种 DC-DC 转换器以及 LC 调谐振荡器的射频电路中必不可少的组件。下面我们来看看这两个应用程序：

一、对于 DC-DC 转换器：

DC-DC 转换器或开关稳压器普遍用于几乎所有电子设备中。它们很受欢迎，因为它们在直流电压的升压（升压转换器）和降压（降压转换器）期间具有高效率。下面是用于降低直流电压的降压转换器的简化图。需要一个控制器 IC 来检测反馈电压并相应地调整开关 PWM。今天的一些 DC-DC 转换器用晶体管代替二极管来进行同步整流。

在选择电感值时，需要考虑各种参数，例如输入电压范围、输出电压、最大输出纹波、最大负载电流、尺寸和输出电容的 ESR 。电感器应具有较高的额定电流值，以便它可以在整个负载的线性范围内工作。此外，它应该具有低直流电阻，以最大限度地减少损耗并提高稳压器的效率。它还应该具有对印刷电路板 (PCB) 很重要的小尺寸。

二、对于射频电路：

电感器用于各种射频电路，包括滤波器、振荡器等。让我们以Colpitts 振荡器为例，它是连接在单级晶体管放大器的集电极和基极之间的 LC 谐振电路。放大器是必需的，因为 LC 电路本身会由于组件的寄生电阻而产生阻尼振荡。Colpitts 振荡器中的放大器确保无阻尼振荡。要选择射频扼流圈，请选择自谐振频率 (SRF) 接近需要扼流圈的频率的电感器。这是因为电感器的阻抗在其 SRF 处最大。对于 LC 电路，选择电感器，使其SRF 高得多(~10x) 比工作频率。还必须考虑电感器的容差，因为它可能会导致频率选择出现不必要的偏移。

  深圳市晶光华电子有限公司  26年专注提供一站式晶振产品解决方案，产品主要有SMD石英晶振、  车规晶振 、  SMD振荡器等。晶光华始终坚持以品质为基石，品质符合国际IEC和美国ANSI标准。为了满足客户的高标准需求，我司积极整合供应链，真正服务每一位品质客户。