基本介绍
用绝缘导线绕制的各种线圈称为电感。用导线绕成一匝或多匝以产生一定自感量的电子元件,常称电感线圈或简称线圈。电感器在电子线路中应用广泛,为实现振荡、调谐、耦合、滤波、延迟、偏转的主要元件之一。为了增加电感量、提高Q值并缩小体积,常在线圈中插入磁芯。
在高频电子设备中,印制电路板上一段特殊形状的铜皮也可以构成一个电感器,通常把这种电感器称为印制电感或微带线。在电子设备中,经常可以看到有许多磁环与连接电缆构成一个电感器(电缆中的导线在磁环上绕几圈作为电感线圈),它是电子电路中常用的抗干扰元件,对于高频噪声有很好的屏蔽作用,故被称为吸收磁环,由于通常使用铁氧体材料制成,所以又称铁氧体磁环(简称磁环)。
最原始的电感器是1831年英国M.法拉第用以发现电磁感应现象的铁芯线圈。1832年美国的J.亨利发表关于自感应现象的论文。人们把电感量的单位称为亨利,简称亨。19世纪中期,电感器在电报、电话等装置中得到实际应用。1887年德国的H.R.赫兹,1890年美国N.特斯拉在实验中所用的电感器都是非常著名的,分别称为赫兹线圈和特斯拉线圈。
功能和用途
1、电感器的作用主要是通直流,阻交流,在电路中主要起到滤波、振荡、延迟、陷波等作用。电感线圈对交流电流有阻碍作用,阻碍作用的大小称感抗XL,单位是欧姆。它与电感量L和交流电频率f的关系为XL=2πfL,电感器主要可分为高频阻流线圈及低频阻流线圈。调谐与选频作用:电感线圈与电容器并联可组成LC调谐电路。即电路的固有振荡频率f0与非交流信号的频率f相等,则回路的感抗与容抗也相等,于是电磁能量就在电感、电容来回振荡,这LC回路的谐振现象。谐振时电路的感抗与容抗等值又反向,回路总电流的感抗最小,电流量最大(指f="f0"的交流信号),LC谐振电路具有选择频率的作用,能将某一频率f的交流信号选择出来。
2、电感器还有筛选信号、过滤噪声、稳定电流及抑制电磁波干扰等作用。在电子设备中,经常看到有的磁环,这种磁环与连接电缆构成一个电感器(电缆中的导线在磁环上绕几圈电感线圈),它是电子电路中常用的抗干扰元件,高频噪声有很好的屏蔽作用,故被称为吸收磁环,通常使用铁氧体材料制成,又称铁氧体磁环(简称磁环)。磁环在不同的频率下有不同的阻抗特牲。在低频时阻抗很小,当信号频率升高后磁环的阻抗急剧变大。
3、分类:按照电感量是否可调可以分为固定电感、可变电感、微调电感,按照电感是否有铁心可以分为空心电感、铁心电感。
基本分类
主要类型
一、小型固定电感器:小型固定电感器通常是用漆包线在磁心上直接绕制而成,主要用在滤波、振荡、陷波、延迟等电路中,它有密封式和非密封式两种封装形式,两种形式又都有立式和卧式两种外形结构。
1.立式密封固定电感器立式密封固定电感器采用同向型引脚,国产有LG和LG2等系列电感器,其电感量范围为0.1—2200μH(直标在外壳上),额定工作电流为0.05—1.6A,误差范围为±5%—±10%。进口有TDK系列色码电感器,其电感量用色点标在电感器表面。
2.卧式密封固定电感器卧式密封固定电感器采用轴向型引脚,国产有LG1、LGA、LGX等系列。LG1系列电感器的电感量范围为0.1—22000μH(直标在外壳上),额定工作电流为0.05—1.6A,误差范围为±5%—±10%。LGA系列电感器采用超小型结构,外形与1/2W色环电阻器相似,其电感量范围为0.22~100μH(用色环标在外壳上),额定电流为0.09—0.4A。LGX系列色码电感器也为小型封装结构,其电感量范围为0.1—10000μH,额客电流分为50mA、150mA、300mA和1.6A四种规格。
二、可调电感器常用的可调电感器有半导体收音机用振荡线圈、电视机用行振荡线圈、行线性线圈、中频陷波线圈、音响用频率补偿线圈、阻波线圈等。
线圈分类
1、按导磁体性质分类:空芯线圈、铁氧体线圈、铁芯线圈、铜芯线圈。
2、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。
3、按绕线结构分类:单层线圈、多层线圈、蜂房式线圈。
4、按电感形式分类:固定电感线圈、可变电感线圈。
工作原理
电感是导线内通过交流电流时,在导线的内部周围产生交变磁通,导线的磁通量与生产此磁通的电流之比。
当电感中通过直流电流时,其周围只呈现固定的磁力线,不随时间而变化;可是当在线圈中通过交流电流时,其周围将呈现出随时间而变化的磁力线。根据法拉弟电磁感应定律—磁生电来分析,变化的磁力线在线圈两端会产生感应电势,此感应电势相当于一个“新电源”。当形成闭合回路时,此感应电势就要产生感应电流。由楞次定律知道感应电流所产生的磁力线总量要力图阻止磁力线的变化的。磁力线变化来源于外加交变电源的变化,故从客观效果看,电感线圈有阻止交流电路中电流变化的特性。电感线圈有与力学中的惯性相类似的特性,在电学上取名为“自感应”,通常在拉开闸刀开关或接通闸刀开关的瞬间,会发生火花,这自感现象产生很高的感应电势所造成的。
总之,当电感线圈接到交流电源上时,线圈内部的磁力线将随电流的交变而时刻在变化着,致使线圈产生电磁感应。这种因线圈本身电流的变化而产生的电动势,称为“自感电动势”。由此可见,电感量只是一个与线圈的圈数、大小形状和介质有关的一个参量,它是电感线圈惯性的量度而与外加电流无关。
代换原则:1、电感线圈必须原值代换(匝数相等,大小相同)。2、贴片电感只须大小相同即可,还可用0欧电阻或导线代换。
应用领域
小型电感器在手机、数字机顶盒、蓝牙耳机、液晶电视、汽车电子、工业控制等领域,应用广泛,存在着巨大的市场潜力。仅就片式电感器而言,2007年的市场需求量达到3,000亿只以上,价值约300亿元人民币。
随着市场的不断细分,逐步出现了多种针对特定应用领域的小型电感器。在数据系统和工业电子应用中,负载点电源的需求量大增,为大功率、小尺寸的电感带来了发展机遇。
TDKMLK1005S3N9S、MLF1608A100KT等型号的积层电感,广泛应用于高频环境,市场销售情况良好;而应用于蓝牙耳机、无线网卡之类的带通滤波器、平衡/非平衡变压器的TDKHHM1517、HHM1520,也有着广阔的市场前景。
产品特性
电感器的特性与电容器的特性正好相反,它具有阻止交流电通过而让直流电顺利通过的特性。直流信号通过线圈时的电阻就是导线本身的电阻压降很小;当交流信号通过线圈时,线圈两端将会产生自感电动势,自感电动势的方向与外加电压的方向相反,阻碍交流的通过,所以电感器的特性是通直流、阻交流,频率越高,线圈阻抗越大。电感器在电路中经常和电容器一起工作,构成LC滤波器、LC振荡器等。另外,人们还利用电感的特性,制造了阻流圈、变压器、继电器等。
通直流:指电感器对直流呈通路关态,如果不计电感线圈的电阻,那么直流电可以“畅通无阻”地通过电感器,对直流而言,线圈本身电阻很对直流的阻碍作用很小,所以在电路分析中往往忽略不计。
阻交流:当交流电通过电感线圈时电感器对交流电存在着阻碍作用,阻碍交流电的是电感线圈的感抗。
发展态势
随着电子产品小型化的发展,电感器的体积已减小到物理极限。未来电感器的发展方向是集成化,电感器将与其它分立器件一起组合成复杂模块,为客户提供便于使用的完整系统。技术未突破前仍以小型化分立器件为主,要实现集成化还有一段距离。
为顺应未来发展方向,各大厂商不断改进电感器的制造工艺,扩大产能,满足不断增长的市场需求。据TDK公布的2006财年中期联合业绩显示,TDK的电感器销售额同比增长了27%,带动了TDK整体业务的增长。而这种增长在TDK分销商的销售业绩中得到了印证,小型电感器的市场需求量在不断增长,加上电感器生产厂商不断增加产品的附加值,这些都为小型电感器提供了成长空间。因此,在现货市场上,小型电感产品的市场份额呈现上升态势。在控制生产成本方面,中国本土制造厂商具有得天独厚的优势。
除了原材料价格上涨之外,RoHS指令也为小型电感器生产厂商带来了成本压力。但随着各大厂商的努力,RoHS等环保指令带来的影响,正被逐渐解决,已经不是影响小型电感器发展的主要因素。然而,随着市场的发展,电感器件的小型化已经达到了极限,如何在不增加成本的情况下,进一步缩小电感器的体积,是众多电感生产厂商共同思考的问题。不少电感生产厂商认为,集成化是小型电感器件的未来发展趋势。将电感器与其它器件集成到一个复杂的模块,进而组合成一个完整的系统,既可以减少体积,又可以降低成本。但小型电感器要实现集成化,仍需时日。



















