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【干货】电子世界的能力存储器——电感

亿佰特物联网应用专家 ? 2025-07-24 19:33 ? 次阅读
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电感(Inductor)是电子电路中的核心无源元件之一,但面对琳琅满目的电感型号,如何选择最适合的?电感的关键参数直接影响电路性能,所以,在选型时,我们需要通过电感的关键参数来进行选取,下面,我们就来介绍电感的5大核心参数。


1.电感量 /Inductance,单位:H/mH/μH/nH

定义:电感量是电感存储磁场能量的能力,决定了它对电流变化的“阻碍”程度。


关键点:

·频率相关:高频下电感量可能下降(受寄生电容影响)。

·电流相关:大电流可能导致磁芯饱和,电感量骤降(如功率电感需注意Isat)。


应用场景:

电源滤波(μH级)

高频谐振(nH级,如射频电路)


2.直流电阻 /DCR,单位:Ω

定义:电感导线的固有电阻,导致能量损耗(发热)。


关键点:

·DCR越低越好,尤其在大电流应用中(如DC-DC转换器)。

·线径越粗、圈数越少,DCR越小,但电感量也可能降低。


典型值:

功率电感:几mΩ~几百mΩ

信号电感:几Ω~几十Ω


3.额定电流/包括Irms和Isat

定义:

·Irms(有效值电流):电感能长期工作的最大发热限制电流。

·Isat(饱和电流):电感量下降10%~30%时的临界电流(磁芯饱和!)。


关键点:

电源设计必须计算峰值电流,避免电感饱和(如Buck电路)。

高温环境下,Isat会降低。


图1为电感规格书中所提供的两个电流指标,该电流中较小的为额定电流,一般情况下,电感的工作电流选取不会超过该数值。

0166703c-6882-11f0-a486-92fbcf53809c.png

图1


4.自谐振频率/SRF,单位:MHz/GHz

定义:电感因寄生电容形成LC谐振的频率,超过后电感变为电容特性!


关键点:

·工作频率必须远低于SRF(通常选择SRF > 2×工作频率)。

·高频应用(如RF、开关电源)需特别关注。


5.品质因数/Q值

定义:衡量电感“效率”的指标,Q = 感抗 / 等效电阻(包括DCR、磁芯损耗等)。


关键点:

·Q值越高,损耗越小(理想电感Q=∞)。

·高频电路(如滤波器振荡器)需要高Q值电感。

下图展示了Q值的计算公式以及铁氧体系和陶瓷系的电感器的Q值的频率特性曲线。由于线圈在流过交流电流时,会对其产生电阻,但对直流电流不会,这个称为感抗,交流频率越高,感抗则越大。另外,绕组虽然是导体,但是其也会存在电阻(R)。这个电阻与对应频率的电感之比,称为插损系数,Q值就是插损系数的倒数()。简而言之,损耗系数越低,Q值就会越高,高频电感的性能也会越好。

018336f4-6882-11f0-a486-92fbcf53809c.png

图2


同时,在开关电源应用中,电感的PCB布局布线也会直接影响系统性能。错误的布局可能导致:

①效率下降(DCR损耗增加)

②EMI辐射超标

③输出纹波增大

④甚至系统不稳定振荡


所以,电感在PCB布局布线时,要作为重要器件来进行,例如要确保最小化的电流回路面积,这一点我们可以参照电源芯片中的Layout Example,如下图:

019a43a8-6882-11f0-a486-92fbcf53809c.png

一般在空间允许的情况下,按照芯片推荐布局,基本都能保证电路性能在较好的水平。若空间存在限制,则也要尽量保证电流回路最小。


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