電感器

電感器

電子元件
電感器是能夠把電能轉化為磁能而存儲起來的元件。電感器的結構類似于變壓器,但隻有一個繞組。電感器具有一定的電感,它隻阻止電流的變化。如果電感器中沒有電流通過,則它阻止電流流過它;如果有電流流過它,則電路斷開時它将試圖維持電流不變。電感器又稱扼流器、電抗器、動态電抗器。電感器在電路中主要起到濾波、振蕩、延遲、陷波等作用,還有篩選信号、過濾噪聲、穩定電流及抑制電磁波幹擾等作用。電感在電路最常見的作用就是與電容一起,組成LC濾波電路。[1]
    中文名:電感器 外文名:Inductor 所屬品牌: 産品類型: 本質:電子元件 功能:阻止電流的變化

基本介紹

用絕緣導線繞制的各種線圈稱為電感。用導線繞成一匝或多匝以産生一定自感量的電子元件,常稱電感線圈或簡稱線圈。電感器在電子線路中應用廣泛,為實現振蕩、調諧、耦合、濾波、延遲、偏轉的主要元件之一。為了增加電感量、提高Q值并縮小體積,常在線圈中插入磁芯。

在高頻電子設備中,印制電路闆上一段特殊形狀的銅皮也可以構成一個電感器,通常把這種電感器稱為印制電感或微帶線。在電子設備中,經常可以看到有許多磁環與連接電纜構成一個電感器(電纜中的導線在磁環上繞幾圈作為電感線圈),它是電子電路中常用的抗幹擾元件,對于高頻噪聲有很好的屏蔽作用,故被稱為吸收磁環,由于通常使用鐵氧體材料制成,所以又稱鐵氧體磁環(簡稱磁環)。

最原始的電感器是1831年英國M.法拉第用以發現電磁感應現象的鐵芯線圈。1832年美國的J.亨利發表關于自感應現象的論文。人們把電感量的單位稱為亨利,簡稱亨。19世紀中期,電感器在電報、電話等裝置中得到實際應用。1887年德國的H.R.赫茲,1890年美國N.特斯拉在實驗中所用的電感器都是非常著名的,分别稱為赫茲線圈和特斯拉線圈。

功能和用途

1、電感器的作用主要是通直流,阻交流,在電路中主要起到濾波、振蕩、延遲、陷波等作用。電感線圈對交流電流有阻礙作用,阻礙作用的大小稱感抗XL,單位是歐姆。它與電感量L和交流電頻率f的關系為XL=2πfL,電感器主要可分為高頻阻流線圈及低頻阻流線圈。調諧與選頻作用:電感線圈與電容器并聯可組成LC調諧電路。即電路的固有振蕩頻率f0與非交流信号的頻率f相等,則回路的感抗與容抗也相等,于是電磁能量就在電感、電容來回振蕩,這LC回路的諧振現象。諧振時電路的感抗與容抗等值又反向,回路總電流的感抗最小,電流量最大(指f="f0"的交流信号),LC諧振電路具有選擇頻率的作用,能将某一頻率f的交流信号選擇出來。

2、電感器還有篩選信号、過濾噪聲、穩定電流及抑制電磁波幹擾等作用。在電子設備中,經常看到有的磁環,這種磁環與連接電纜構成一個電感器(電纜中的導線在磁環上繞幾圈電感線圈),它是電子電路中常用的抗幹擾元件,高頻噪聲有很好的屏蔽作用,故被稱為吸收磁環,通常使用鐵氧體材料制成,又稱鐵氧體磁環(簡稱磁環)。磁環在不同的頻率下有不同的阻抗特牲。在低頻時阻抗很小,當信号頻率升高後磁環的阻抗急劇變大。

3、分類:按照電感量是否可調可以分為固定電感、可變電感、微調電感,按照電感是否有鐵心可以分為空心電感、鐵心電感。

基本分類

主要類型

一、小型固定電感器:小型固定電感器通常是用漆包線在磁心上直接繞制而成,主要用在濾波、振蕩、陷波、延遲等電路中,它有密封式和非密封式兩種封裝形式,兩種形式又都有立式和卧式兩種外形結構。

1.立式密封固定電感器立式密封固定電感器采用同向型引腳,國産有LG和LG2等系列電感器,其電感量範圍為0.1—2200μH(直标在外殼上),額定工作電流為0.05—1.6A,誤差範圍為±5%—±10%。進口有TDK系列色碼電感器,其電感量用色點标在電感器表面。

2.卧式密封固定電感器卧式密封固定電感器采用軸向型引腳,國産有LG1、LGA、LGX等系列。LG1系列電感器的電感量範圍為0.1—22000μH(直标在外殼上),額定工作電流為0.05—1.6A,誤差範圍為±5%—±10%。LGA系列電感器采用超小型結構,外形與1/2W色環電阻器相似,其電感量範圍為0.22~100μH(用色環标在外殼上),額定電流為0.09—0.4A。LGX系列色碼電感器也為小型封裝結構,其電感量範圍為0.1—10000μH,額客電流分為50mA、150mA、300mA和1.6A四種規格。

二、可調電感器常用的可調電感器有半導體收音機用振蕩線圈、電視機用行振蕩線圈、行線性線圈、中頻陷波線圈、音響用頻率補償線圈、阻波線圈等。

線圈分類

1、按導磁體性質分類:空芯線圈、鐵氧體線圈、鐵芯線圈、銅芯線圈。

2、按工作性質分類:天線線圈、振蕩線圈、扼流線圈、陷波線圈、偏轉。

3、按繞線結構分類:單層線圈、多層線圈、蜂房式線圈。

4、按電感形式分類:固定電感線圈、可變電感線圈。

工作原理

電感是導線内通過交流電流時,在導線的内部周圍産生交變磁通,導線的磁通量與生産此磁通的電流之比。

當電感中通過直流電流時,其周圍隻呈現固定的磁力線,不随時間而變化;可是當在線圈中通過交流電流時,其周圍将呈現出随時間而變化的磁力線。根據法拉弟電磁感應定律—磁生電來分析,變化的磁力線在線圈兩端會産生感應電勢,此感應電勢相當于一個“新電源”。當形成閉合回路時,此感應電勢就要産生感應電流。由楞次定律知道感應電流所産生的磁力線總量要力圖阻止磁力線的變化的。磁力線變化來源于外加交變電源的變化,故從客觀效果看,電感線圈有阻止交流電路中電流變化的特性。電感線圈有與力學中的慣性相類似的特性,在電學上取名為“自感應”,通常在拉開閘刀開關或接通閘刀開關的瞬間,會發生火花,這自感現象産生很高的感應電勢所造成的。

總之,當電感線圈接到交流電源上時,線圈内部的磁力線将随電流的交變而時刻在變化着,緻使線圈産生電磁感應。這種因線圈本身電流的變化而産生的電動勢,稱為“自感電動勢”。由此可見,電感量隻是一個與線圈的圈數、大小形狀和介質有關的一個參量,它是電感線圈慣性的量度而與外加電流無關。

代換原則:1、電感線圈必須原值代換(匝數相等,大小相同)。2、貼片電感隻須大小相同即可,還可用0歐電阻或導線代換。

應用領域

小型電感器在手機、數字機頂盒、藍牙耳機、液晶電視、汽車電子、工業控制等領域,應用廣泛,存在着巨大的市場潛力。僅就片式電感器而言,2007年的市場需求量達到3,000億隻以上,價值約300億元人民币。

随着市場的不斷細分,逐步出現了多種針對特定應用領域的小型電感器。在數據系統和工業電子應用中,負載點電源的需求量大增,為大功率、小尺寸的電感帶來了發展機遇。

TDKMLK1005S3N9S、MLF1608A100KT等型号的積層電感,廣泛應用于高頻環境,市場銷售情況良好;而應用于藍牙耳機、無線網卡之類的帶通濾波器、平衡/非平衡變壓器的TDKHHM1517、HHM1520,也有着廣闊的市場前景。

産品特性

電感器的特性與電容器的特性正好相反,它具有阻止交流電通過而讓直流電順利通過的特性。直流信号通過線圈時的電阻就是導線本身的電阻壓降很小;當交流信号通過線圈時,線圈兩端将會産生自感電動勢,自感電動勢的方向與外加電壓的方向相反,阻礙交流的通過,所以電感器的特性是通直流、阻交流,頻率越高,線圈阻抗越大。電感器在電路中經常和電容器一起工作,構成LC濾波器、LC振蕩器等。另外,人們還利用電感的特性,制造了阻流圈、變壓器、繼電器等。

通直流:指電感器對直流呈通路關态,如果不計電感線圈的電阻,那麼直流電可以“暢通無阻”地通過電感器,對直流而言,線圈本身電阻很對直流的阻礙作用很小,所以在電路分析中往往忽略不計。

阻交流:當交流電通過電感線圈時電感器對交流電存在着阻礙作用,阻礙交流電的是電感線圈的感抗。

發展态勢

随着電子産品小型化的發展,電感器的體積已減小到物理極限。未來電感器的發展方向是集成化,電感器将與其它分立器件一起組合成複雜模塊,為客戶提供便于使用的完整系統。技術未突破前仍以小型化分立器件為主,要實現集成化還有一段距離。

為順應未來發展方向,各大廠商不斷改進電感器的制造工藝,擴大産能,滿足不斷增長的市場需求。據TDK公布的2006财年中期聯合業績顯示,TDK的電感器銷售額同比增長了27%,帶動了TDK整體業務的增長。而這種增長在TDK分銷商的銷售業績中得到了印證,小型電感器的市場需求量在不斷增長,加上電感器生産廠商不斷增加産品的附加值,這些都為小型電感器提供了成長空間。因此,在現貨市場上,小型電感産品的市場份額呈現上升态勢。在控制生産成本方面,中國本土制造廠商具有得天獨厚的優勢。

除了原材料價格上漲之外,RoHS指令也為小型電感器生産廠商帶來了成本壓力。但随着各大廠商的努力,RoHS等環保指令帶來的影響,正被逐漸解決,已經不是影響小型電感器發展的主要因素。然而,随着市場的發展,電感器件的小型化已經達到了極限,如何在不增加成本的情況下,進一步縮小電感器的體積,是衆多電感生産廠商共同思考的問題。不少電感生産廠商認為,集成化是小型電感器件的未來發展趨勢。将電感器與其它器件集成到一個複雜的模塊,進而組合成一個完整的系統,既可以減少體積,又可以降低成本。但小型電感器要實現集成化,仍需時日。

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