「电感元件」"电感元器件"的特性分析

电感元件

一、电感：在开关电源电路、滤波电路等设计中，电感的选择至关重要。开关电源电路和滤波电路的设计者需要对电流、电压、频率和温升等相关参数要求及材料特性有清晰全面的了解，才能设计出较好的电路。

二、电感的分类：

根据有无磁芯材料，电感可以分为无磁芯电感和有磁芯电感。

根据电感的生成工艺可以分为叠层电感和绕线电感。

根据电感的结构又可分为屏蔽电感和非屏蔽电感。

三、电感等效电路模型：电感的性能会受到等效串连电阻(ESR)和寄生电容的影响。

如下左图为一般的电感量-频率特性曲线图，如下右图为一般的阻抗-频率特性曲线图。

四、电感主要性能参数：电感量、容许误差、自谐振频率、品质因数Q、直流电阻、额定电流、饱和电流。

①电感量:电感量越大，储能能力越强，纹波越小。但是电感量越大，电感的尺寸也会变大，导致直流电阻增大，DC-DC效率降低。一般来说，绕制的线圈匝数越多，电感量越大；有磁芯的电感量比没有磁芯的电感量大。

②容许误差：实际电感量与标称电感量的偏差允许值称为容许误差。

③自谐振频率：由于电感中存在寄生电容，使得电感存在一个自谐振频率。如果频率超过自谐振频率，电感表现为电容效应，此时阻抗随频率增大而减小；只有当频率低于自谐振频率时，电感才表现出电感效应，此时阻抗随着频率增大而增加。

④品质因数(Q值)：是指电感器在某一频率(一般为100MHz)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。

⑤直流电阻：指产品电极之间所用漆包线的总的直流电阻。直流电阻可造成能量损耗，降低DC-DC效率，也是导致电感发热的主要原因。

⑥额定电流：电感器标注的正常工作时允许通过的最大电流值。

⑦饱和电流：对于有磁芯电感器，通常指电感量下降20%时的电流值，饱和电流越高越好。

五、开关电源中电感的选取原则：

(1)、电感自谐振频率需要是开关频率的10倍以上。

(2)、直流电阻越小越好，这样无用功耗会减小。

(3)、叠层电感比绕线电感散热性好、ESR值更小，成本较低；但是耐电流比绕线电感小。

(4)、选择带磁屏蔽的电感可有效改善EMI问题。

(5)、电感饱和会导致电流急剧增加，使电感温度升高，并影响其他元器件的寿命。

(6)、电感值根据开关电源的开关频率和输入输出特性参数计算得到，并留有一定裕量。