电感器件的关键参数与选型指南
电感器件的关键参数与选型指南
电感器是电子电路中常见的被动元件，广泛应用于滤波、储能、信号处理等场景。本文将详细介绍电感器的关键参数和选型经验，帮助工程师更好地理解和使用电感器。
电感类型
常用的电感器主要有以下四种类型：
- 非屏蔽型电感
- 简单由铜线绕制，线圈未进行磁屏蔽的开放式磁路电感器，价格最便宜
- 缺点：屏蔽效果差，阻抗比较大
- 树脂屏蔽型电感
- 线圈周围覆盖混合了铁氧体或软磁性金属磁性粉末的树脂，与带屏蔽罩的相比有成本优势，屏蔽效果好
- 缺点：屏蔽效果略逊色于带屏蔽罩的
- 屏蔽型电感
- 带有磁屏蔽罩，屏蔽优于树脂屏蔽型电感，磁性屏蔽效果较好
- 缺点：体积大，成本稍高一些
- 一体成型电感
- 通过使用磁性材料一体成型，使其拥有接近闭合磁路的结构，相比其他类型磁露最小，磁性屏蔽效果最好
- 缺点：成本最高
电感丝印
电感丝印一般包含以下两种情况：
- 带有三个数字的丝印
- 前两位表示数值，最后一位表示 10 的 x 次方
- 例如：丝印为“100”，则 L = 10 * 10^0 = 10UH
- 带有两个数字以及字母R的丝印
- 将 R 看作小数点
- 例如：丝印为“6R8”，则 L = 6.8UH
电感精度
电感的精度有0.3%、1%、2%、5%、10%、15%、20%、30%等。除了特殊应用场景下误差需要控制之外，常用精度10%～20%的电感器。
电感额定工作电流（IDC）
电感器长期工作不损坏所允许通过的最大电流，电路设计时，电感额定电流一般会留 20%以上的裕量，以免电感磁芯达到饱和引起电感量下降。
器件手册上我们可以看到有的厂家会直接标注一个额定工作电流，而有的厂家则会标注饱和电流和温升电流。
- 饱和电流：电感值下降其初始值的30%时的实际直流电流值
- 温升电流：使电感温度上升40℃时的实际电流值
以下是不同厂家关于电感额定工作电流值的标注：
以下是饱和电流VS温升电流曲线：
电感直流电阻（DCR）
电感由导线绕制而成，这个导线是有电阻的，一般电感感量越大，导线的匝数越多，DCR就越大。
电感阻抗-频率特性
频率特性是指电感器的电气性能随电场频率而变化的性质。类比电容，我们知道实际生产的电感也不是理想的，会有寄生电容、等效串联电阻存在。
同样根据电感模型，我们可以得到电感的复阻抗公式：
以下是电感频率-阻抗曲线：
如上图可以知道电感有个自谐振点，频率为，即在谐振点时，阻抗达到最大值，当频率低于谐振频率时，电感主要呈现感性；而当频率高于谐振频率时，电感主要呈现容性。
电感品质因素（Q）
我们都知道实际生产的电感不是理想的，所以电感储存并且释放能量的过程会额外损耗一部分能量，而这个能量最终以热量的形式释放。
品质因数定义为无功功率与有功功率的比值，表示的是存储能量与消耗能量的比值，也就是电感线圈的感抗与直流内阻的比值。由此可以看到Q值越大，则电感器的功率损耗越小。
因此，电感的品质因素主要用来衡量电感器损耗情况，是反映电感器效率与性能的重要指标。但是品质因数与电感线圈导线的材质、粗细、绕制方法、磁芯、有无屏蔽罩等密切相关，品质因数不可能很高。
电感直流偏置特性
电感的直流偏置特性指的是电感的电感量会随电流的增大而减小。
以下是不同感量电感的直流偏置特性曲线：
电感器件的选型
具体选取经验：
- 一般根据Datasheet推荐感值使用，调试过程中根据实际效果调整
- 额定工作电流降额20%左右使用
- 选择品质因素值尽可能高的，可以有效降低损耗
- 应确保电感的工作频率远小于其谐振频率，避免产生自激振荡
- 尽量选择常用，低成本或者BOM中公用的电感；比如一些对精度要求不高的应用场景，可以选择树脂屏蔽型电感，可以有效平衡性能和成本。