大家好~~我是萌萌老師~~~今天繼續(xù)為大家講解關(guān)于電感相關(guān)知識(shí)~~~

在上一講中，萌萌老師幫助大家總結(jié)了關(guān)于電感的外形、符號(hào)主要參數(shù)、標(biāo)注方法這幾個(gè)方面的知識(shí)，經(jīng)過(guò)這些知識(shí)的鋪墊，下面萌萌老師將為大家?guī)?lái)常用電感的介紹與選取~

常用電感

生活中，我們常見(jiàn)的電感一般分為小型固定電感器、可調(diào)電感器及阻流電感器。小型固定電感器一般常用于濾波、振蕩、陷波、延遲等電路。

常見(jiàn)固定電感

可調(diào)電感器則常見(jiàn)于收音機(jī)或者電視機(jī)上。可調(diào)電感器通常分為振蕩線圈、行線性線圈、中頻陷波線圈、音響用頻率補(bǔ)償線圈、阻波線圈等。

可調(diào)電感在電視機(jī)線路板上，我們可以看到此類電感，一般他們用來(lái)調(diào)亮度或者色彩度。

阻流電感器

其實(shí)阻流電感器就是利用了電感的自感特性，另外阻流電感器還有阻止交流通過(guò)直流的特點(diǎn)。因此在交流轉(zhuǎn)直流的電子設(shè)備中經(jīng)常見(jiàn)到。

如何選用電感

電感的選擇需要注意以下幾點(diǎn)：

使用場(chǎng)所；

使用頻率范圍；（SWPA系列功率電感使用頻率在2MHz以下）；

是否為新開(kāi)發(fā)或設(shè)計(jì)機(jī)型使用；

電感量要求；

電流要求，包括回路中的額定電流及沖擊電流；

PCB板可利用尺寸或面積，以及產(chǎn)品高度的要求；

焊盤(pán)尺寸，有些尺寸雖然不同，但可以共用；

電感是開(kāi)關(guān)電源中常用的元件，由于它的電流、電壓相位不同，所以理論上損耗為零。電感常為儲(chǔ)能元件，也常與電容一起用在輸入濾波和輸出濾波電路上，用來(lái)平滑電流。電感也被稱為扼流圈，特點(diǎn)是流過(guò)其上的電流有“很大的慣性”。換句話說(shuō)，由于磁通連續(xù)特性，電感上的電流必須是連續(xù)的，否則將會(huì)產(chǎn)生很大的電壓尖峰。

電感為磁性元件，自然有磁飽和的問(wèn)題。有的應(yīng)用允許電感飽和，有的應(yīng)用允許電感從一定電流值開(kāi)始進(jìn)入飽和，也有的應(yīng)用不允許電感出現(xiàn)飽和，這要求在具體線路中進(jìn)行區(qū)分。大多數(shù)情況下，電感工作在“線性區(qū)”，此時(shí)電感值為一常數(shù)，不隨著端電壓與電流而變化。但是，開(kāi)關(guān)電源存在一個(gè)不可忽視的問(wèn)題，即電感的繞線將導(dǎo)致兩個(gè)分布參數(shù)（或寄生參數(shù)），一個(gè)是不可避免的繞線電阻。

另一個(gè)是與繞制工藝、材料有關(guān)的分布式雜散電容。雜散電容在低頻時(shí)影響不大，但隨頻率的提高而漸顯出來(lái)，當(dāng)頻率高到某個(gè)值以上時(shí)，電感也許變成電容特性了。如果將雜散電容“集中”為一個(gè)電容，則從電感的等效電路可以看出在某一頻率后所呈現(xiàn)的電容特性。

當(dāng)分析電感在線路中的工作狀況或者繪制電壓電流波形圖時(shí)，不妨考慮下面幾個(gè)特點(diǎn)：

當(dāng)電感L中有電流I流過(guò)時(shí)，電感儲(chǔ)存的能量為：

E=0.5×L×I2（1）

在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期中，電感電流的變化（紋波電流峰峰值）與電感兩端電壓的關(guān)系為：

V=（L×di）/dt（2）

由此可看出，紋波電流的大小跟電感值有關(guān)。

就像電容有充、放電電流一樣，電感器也有充、放電電壓過(guò)程。電容上的電壓與電流的積分（安·秒）成正比，電感上的電流與電壓的積分（伏·秒）成正比。只要電感電壓變化，電流變化率di/dt也將變化;正向電壓使電流線性上升，反向電壓使電流線性下降。

計(jì)算出正確的電感值對(duì)選用合適的電感和輸出電容以獲得最小的輸出電壓紋波而言非常重要。

圖1 關(guān)電源中電感電流

從圖1可以看出，流過(guò)開(kāi)關(guān)電源電感器的電流由交流和直流兩種分量組成，因?yàn)榻涣鞣至烤哂休^高的頻率，所以它會(huì)通過(guò)輸出電容流入地，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出紋波電壓dv=di×RESR。這個(gè)紋波電壓應(yīng)盡可能低，以免影響電源系統(tǒng)的正常操作，一般要求峰峰值為10mV~500mV。

紋波電流的大小同樣會(huì)影響電感器和輸出電容的尺寸，紋波電流一般設(shè)定為最大輸出電流的10%~30%，因此對(duì)降壓型電源來(lái)說(shuō)，流過(guò)電感的電流峰值比電源輸出電流大5%~15%。

降壓型開(kāi)關(guān)電源的電感選擇

為降壓型開(kāi)關(guān)電源選擇電感器時(shí)，需要確定最大輸入電壓、輸出電壓、電源開(kāi)關(guān)頻率、最大紋波電流、占空比。下面以圖2為例說(shuō)明降壓型開(kāi)關(guān)電源電感值的計(jì)算，首先假設(shè)開(kāi)關(guān)頻率為300kHz、輸入電壓范圍12V±10%、輸出電流為1A、最大紋波電流300mA。

圖2  壓型開(kāi)關(guān)電源的電路圖

最大輸入電壓值為13.2V，對(duì)應(yīng)的占空比為：

D=Vo/Vi=5/13.2=0.379（3）

其中，Vo為輸出電壓、Vi為輸出電壓。當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電感器上的電壓為：

V=Vi-Vo=8.2V（4）

當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電感器上的電壓為：

V=-Vo-Vd=-5.3V（5）

dt=D/F（6）

把公式2/3/6代入公式2得出：

升壓型開(kāi)關(guān)電源的電感選擇

對(duì)于升壓型開(kāi)關(guān)電源的電感值計(jì)算，除了占空比與電感電壓的關(guān)系式有所改變外，其它過(guò)程跟降壓型開(kāi)關(guān)電源的計(jì)算方式一樣。以圖3為例進(jìn)行計(jì)算，假設(shè)開(kāi)關(guān)頻率為300kHz、輸入電壓范圍5V±10%、輸出電流為500mA、效率為80%，則最大紋波電流為450mA，對(duì)應(yīng)的占空比為：

D=1-Vi/Vo=1-5.5/12=0.542（7）

圖3 壓型開(kāi)關(guān)電源的電路圖

當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電感器上的電壓為：

V=Vi=5.5V（8）

當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電感器上的電壓為：

V=Vo+Vd-Vi=6.8V（9）

把公式6/7/8代入公式2得出：

請(qǐng)注意，升壓電源與降壓電源不同，前者的負(fù)載電流并不是一直由電感電流提供。當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電感電流經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)管流入地，而負(fù)載電流由輸出電容提供，因此輸出電容必須有足夠大的儲(chǔ)能容量來(lái)提供這一期間負(fù)載所需的電流。但在開(kāi)關(guān)管關(guān)斷期間，流經(jīng)電感的電流除了提供給負(fù)載，還給輸出電容充電。

一般而言，電感值變大，輸出紋波會(huì)變小，但電源的動(dòng)態(tài)響應(yīng)也會(huì)相應(yīng)變差，所以電感值的選取可以根據(jù)電路的具體應(yīng)用要求來(lái)調(diào)整以達(dá)到最理想效果。開(kāi)關(guān)頻率的提高可以讓電感值變小，從而讓電感的物理尺寸變小，節(jié)省電路板空間，因此目前的開(kāi)關(guān)電源有往高頻發(fā)展的趨勢(shì)，以適應(yīng)電子產(chǎn)品的體積越來(lái)越小的要求。

關(guān)于電感的問(wèn)題，萌萌老師就為大家講解到這里啦~在下一節(jié)當(dāng)中，萌萌老師將為大家?guī)?lái)二極管的相關(guān)知識(shí)，盡請(qǐng)期待~~~