電感(Inductor)是電子電路中的核心無源元件之一,但面對琳瑯滿目的電感型號,如何選擇最適合的?電感的關鍵參數直接影響電路性能,所以,在選型時,我們需要通過電感的關鍵參數來進行選取,下面,我們就來介紹電感的5大核心參數。
1.電感量 /Inductance,單位:H/mH/μH/nH
定義:電感量是電感存儲磁場能量的能力,決定了它對電流變化的“阻礙”程度。
關鍵點:
·頻率相關:高頻下電感量可能下降(受寄生電容影響)。
·電流相關:大電流可能導致磁芯飽和,電感量驟降(如功率電感需注意Isat)。
應用場景:
電源濾波(μH級)
高頻諧振(nH級,如射頻電路)
定義:電感導線的固有電阻,導致能量損耗(發熱)。
關鍵點:
·DCR越低越好,尤其在大電流應用中(如DC-DC轉換器)。
·線徑越粗、圈數越少,DCR越小,但電感量也可能降低。
典型值:
功率電感:幾mΩ~幾百mΩ
信號電感:幾Ω~幾十Ω
3.額定電流/包括Irms和Isat
定義:
·Irms(有效值電流):電感能長期工作的最大發熱限制電流。
·Isat(飽和電流):電感量下降10%~30%時的臨界電流(磁芯飽和!)。
關鍵點:
電源設計必須計算峰值電流,避免電感飽和(如Buck電路)。
高溫環境下,Isat會降低。
圖1為電感規格書中所提供的兩個電流指標,該電流中較小的為額定電流,一般情況下,電感的工作電流選取不會超過該數值。

圖1
4.自諧振頻率/SRF,單位:MHz/GHz
定義:電感因寄生電容形成LC諧振的頻率,超過后電感變為電容特性!
關鍵點:
·工作頻率必須遠低于SRF(通常選擇SRF > 2×工作頻率)。
·高頻應用(如RF、開關電源)需特別關注。
5.品質因數/Q值
定義:衡量電感“效率”的指標,Q = 感抗 / 等效電阻(包括DCR、磁芯損耗等)。
關鍵點:
·Q值越高,損耗越小(理想電感Q=∞)。
下圖展示了Q值的計算公式以及鐵氧體系和陶瓷系的電感器的Q值的頻率特性曲線。由于線圈在流過交流電流時,會對其產生電阻,但對直流電流不會,這個稱為感抗,交流頻率越高,感抗則越大。另外,繞組雖然是導體,但是其也會存在電阻(R)。這個電阻與對應頻率的電感之比,稱為插損系數,Q值就是插損系數的倒數()。簡而言之,損耗系數越低,Q值就會越高,高頻電感的性能也會越好。
圖2
同時,在開關電源應用中,電感的PCB布局布線也會直接影響系統性能。錯誤的布局可能導致:
①效率下降(DCR損耗增加)
②EMI輻射超標
③輸出紋波增大
④甚至系統不穩定振蕩
所以,電感在PCB布局布線時,要作為重要器件來進行,例如要確保最小化的電流回路面積,這一點我們可以參照電源芯片中的Layout Example,如下圖:
一般在空間允許的情況下,按照芯片推薦布局,基本都能保證電路性能在較好的水平。若空間存在限制,則也要盡量保證電流回路最小。
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