電感器俗稱電感,本質上是一個線圈,有空心線圈也有實心線圈,實心線圈有鐵芯或者其它材料制成的芯,電感的單位是“H”,簡稱“亨”。此外,更小的單位是mH,uH,換算方式為1H=1000mH=1000000uH。
電感的常見作用
阻交通直
對于直流電,電感是相當于短路的;而對于交流電,電感是對其有阻礙作用的,交流電的頻率越高,電感對它的阻礙作用越大。
變壓器
對我們來說最熟悉的電感應用莫過于變壓器了,如下圖所示為變壓器的電路符號。假如左側線圈匝數為100,右側匝數為50,如果左側接220V交流電,那么右側感應出來的電壓為110V,即“匝數比=電壓比”而電流卻會截然相反;如果左側流進1A電流,那么右側會流出2A的電流,即“匝數比=電流的反比”,因為電感只會對電壓、電流進行變化,而不能對功率進行變化,如果電壓和電流都為正比顯然是不合情理的。
RL低通濾波器
所謂低通濾波器是:低頻信號可以通過,而高頻信號不能通過,電路原理圖如下圖。輸入信號如果是直流電,那么電感相當于一根導線;現在是短路,信號會經過電感,直接輸出,而不經過電阻。如果我們逐漸升高電流的頻率,由于電感對交流電有阻礙作用,通過電感的信號會慢慢變小,直到達到某一個頻率,當高于這個頻率之后的電流再也無法通過,這時候就形成了低通濾波器,這個頻率就叫做截止頻率,公式為 f=R/(2πL)。
RL高通濾波器
高通濾波器的道理和低通的類似,只不過電阻和電感的位置變了,如下圖。如果是直流電,會經過電感流回去,這時候如果改變頻率,當頻率逐漸升高,由于電感對交流電的阻礙作用,當頻率達到截止頻率時,高頻信號不經過電感,而直接把我們需要的高頻信號輸出。截止頻率的計算也是 f=R/(2πL)。
以上列舉了一些常用的電感應用,當然電感的作用遠遠不止這些,以上講的都是基礎,應用的時候考慮的遠比以上所說的要多。
十種電感的特性
工字型電感
它的前身是撓線式貼片電感,工字型電感是它們的改良,擋板有效加強儲能能力,改變EMI方向和大小,亦可降低RDC。它可以說是訊號通訊電感跟POWER電感的一種妥協。
貼片式的工字型電感主要用于幾百kHz至一兩MHz的較小型電源切換,如數字相機的LED升壓、ADSL等較低頻部份的訊號處理或POWER用途。它的Q值有20、30,做為訊號處理頗為適合。RDC比撓線式貼片電感低,作為POWER也是十分好用。當然,很大顆的工字型電感,那肯定是POWER用途了。
工字型電感最大的缺點仍是開磁路,有EMI的問題;另外,噪音的問題比撓線式貼片電感大。
色環電感是最簡單的棒形電感的加工,主要是用作訊號處理。本身跟棒形電感的特性沒有很大的差別,只是多了一些固定物,和加上一些顏色方便分辨感值。因單價算是十分便宜,現時比較不注重體積,以及仍可用插件的電子產品,使用色環電感仍多。
空芯電感
空心電感主要是訊號處理用途,用作共振、接收、發射等??諝饪蓱迷谏醺哳l的產品,故此很多變異要求不太高的產品仍在使用。因為空氣不是固定線圈的最佳材料,故此在要求越來越嚴格的產品趨勢上,發展有限。
環形線圈電感
環形線圈電感,是電感理論中很理想的形狀。閉磁路,很少EMI的問題,充分利用磁路,容易計算,幾乎理論上的好處,全歸環形線圈電感??墒?,有一個最大的缺點,就是不好撓線,制程多用人工處理。
環形線圈電感最大量的,是用鐵粉芯作材料跟樹脂等混在一起,使得Air gap均勻分布在鐵粉芯內部。
鐵粉芯環形線圈電感的優點是環形,但缺點亦是環形。我前面曾說,使用者最喜歡的形狀是方形,故此在妥協下環形線圈電感并不是最具優勢。
貼片迭層高頻電感
貼片迭層高頻電感,其實就是空心電感。特性完全相同,不過因為容易固定,可以小型化。
貼片迭層高頻電感跟空心電感比較,因為空氣不是好的固定物,但空氣的相對導磁率是一,在高頻很好用,因此找一些相對導磁率是一,又是很好的固定物,那不是很好。
貼片迭層高頻電感跟貼片撓線式高頻電感的比較,貼片迭層高頻電感的Q值不夠高是最大的缺點,。
磁棒電感
磁棒電感是空心電感的加強,電感值跟導磁率成正比,塞磁性材料進空心線圈,電感值、Q值等都會大為增加。好處,就自己想象了。如果想不通,或者不想思考,要早點改行喔。磁棒電感是最簡單、最基本的電感;30年到100年前,電感有什么應用,它就有什么應用,特性亦是如此。
SMD貼片功率電感
SMD貼片功率電感最主要是強調儲能能力,以及LOSS要少。
穿心磁珠
穿心磁珠,就是阻抗器啦,電感是低通組件,可讓低頻通過,阻擋高頻。
貼片磁珠
貼片磁珠就是穿心磁珠的下一代。
貼片高頻變壓器、插件高頻變壓器
高頻變壓器嘛,一般用于開關電源。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:認識電感器的重要作用與特性
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