深入了解电感：从本质到分类的全面解析

深入了解电感：从本质到分类的全面解析

1.电感的性质

我们通常所说的电感，就是指电感器件，它是一种用绝缘导线（如漆包线、砂包线等）绕制而成的电磁感应元件。

在电路中，当电流流过导体时，就会产生电磁场，电磁场的大小除以电流的大小就是电感。

电感是衡量线圈产生电磁感应能力的物理量。当电流通过线圈时，线圈周围就会产生磁场，磁通量会穿过线圈。供给线圈的功率越大，磁场越强，穿过线圈的磁通量也越大。实验证明，穿过线圈的磁通量与供给的电流成正比，它们的比值称为自感系数，也叫电感。

1.2 电感器的分类

按电感形式分类：固定电感、可变电感。

按磁性能分类：空芯线圈、铁氧体线圈、铁芯线圈、铜芯线圈。

按工作性质分类：天线线圈、振荡线圈、扼流线圈、陷波线圈、偏转线圈。

按绕线结构分类：单层线圈、多层线圈、蜂窝状线圈。

按工作频率分类：高频线圈、低频线圈。

按结构特点分类：磁芯线圈、可变电感线圈、色码电感线圈、空芯线圈等。

空芯电感、磁芯电感、铜芯电感一般为中频或高频电感，而铁芯电感多为低频电感。

1.3 电感材料与工艺

电感器一般由框架、绕组、屏蔽罩、封装材料、磁芯等组成。

1）骨架：一般指绕制线圈的支撑物，通常由塑料、电木、陶瓷制成，可根据实际需要制成不同形状。小型电感一般不用骨架，而是直接把漆包线绕在磁芯上。空芯电感不用磁芯、骨架、屏蔽罩等，而是先绕在模具上再脱模，线圈之间间隔一定距离。

2）绕线：指一组具有规定功能的线圈，可以是单层，也可以是多层。单层有密集绕线和断续绕线两种形式；多层有层状平绕、散绕、蜂巢式绕线等多种类型。

3）磁芯：一般采用镍锌铁氧体或锰锌铁氧体等材料，形状有“工”字形、圆柱形、帽形、“E”字形、罐形等。

铁心：主要由硅钢片、坡莫合金等制成，其形状多为“E”型。

4）屏蔽罩：用来防止某些电感器产生的磁场影响其它电路和元件的正常工作。有屏蔽罩的电感器会增加线圈的损耗，降低Q值。

5）封装材料：有些电感（如色环电感、色环电感等）在绕制好后，线圈与磁芯之间要用封装材料密封，封装材料有塑料或者环氧树脂等。

1.4 电感的主要参数

1）电感：又称自感系数，是表示电感器产生自感能力的物理量。

电感量的大小主要取决于线圈的匝数、绕制方法、有无磁芯及磁芯的材质等。一般线圈匝数越多、绕制越密，电感量就越大。有磁芯的线圈电感量大于无磁芯的线圈电感量；磁芯的磁导率越大，线圈的电感量越大。

应用的工作频率越高，电感器的尺寸就可以越小。

对于相同的阻抗值，频率越高，电感量越小

电感量越小，匝数越少，电感器的体积也越小。

电感量小，材料磁导率不需要太高

（材料的磁导率越高，越不适合在高频下工作）

2）允许偏差：指电感器的标称电感量与实际电感量之间的允许误差值。一般用于振荡或滤波电路的电感器要求精度较高，允许偏差为±0.2%~±0.5%；而用于耦合、高频扼流圈等的线圈精度要求不高，允许偏差为±10%~15%。

3）固有频率：电感器的等效电路实际上是一个电感器和电容器的并联谐振电路，其振荡频率

f0= 是固有频率。

它也定义为感抗与容抗相等时的自谐振频率。使用电感线圈时，为保证线圈电感量的稳定性，线圈的工作频率应远低于固有频率。

4）分布电容：指线圈匝间、线圈与磁芯间的电容。电感的分布电容越小，其稳定性越好。

减少分布电容的方法：

1）如果磁铁是导体，请使用介电常数低的材料

2）起始端与终止端相距较远（角度>40°）

3）尽量单层缠绕，并增加匝间距离

4）缠绕多层时，采用渐进方式，避免来回缠绕

5）直流电阻Rdc：是指设备在直流状态下测得的电阻值，表示设备内部线圈的质量。

6）阻抗Z：表示元件对流过它的给定频率的交流电流的总阻力。

7）品质因数：又称Q值，是衡量电感品质优劣的主要参数，是指电感器在一定频率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。

电感的Q值越高，其损耗越小，效率越高。实际应用中，Q值不仅与线圈的直流电阻有关，还包括线圈骨架的介质损耗、磁芯和屏蔽层的损耗以及高频条件下工作时的趋肤效应等。提高线圈的Q值并不是一件容易的事情。

电感器的实际应用选择必须兼顾较小的电感波动和较高的Q值。

8）额定电流Ir：指电感器正常工作时，允许通过的最大电流。 如果工作电流超过额定电流，电感器就会发热，其性能参数就会发生变化，甚至可能因过流而烧坏。

电感器故障分析

电感器故障模式：电感和其他性能超差、开路、短路

模压绕线片式电感的失效机理：

1、磁芯在加工过程中产生的机械应力较大，且未得到释放

2、铁心内有杂质或空隙，铁心材质本身不均匀，影响铁心磁场状况，造成铁心磁导率出现偏差；

3.烧结引起的烧结裂纹；

4、铜线与铜带采用浸焊连接时，线圈部分溅上锡液，使漆包线绝缘层熔化，造成短路；

5.铜线较细，与铜带连接时产生虚焊、断路故障

1. 耐焊接性

低频芯片回流焊后电感增大