电子元件-电感、磁珠

目录：

一、概述

二、尺寸大小

1、工字电感

2、贴片功率CD系列电感参数表

三、电流

四、Q值

五、DCR

六、屏蔽和非屏蔽电感

1、屏蔽电感

2、非屏蔽电感

七、电感与瓷珠的6大区别

八、变压器

1、恒压变压器

1）概述   2）磁饱和变压器的特点和用途

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一、概述

电感在应用中，主要参数有：尺寸；感值，用于和频率匹配；电流，超过了会烧掉；Q值，品质因数；DCR，直流电阻。

电感和磁珠外形接近，功能相似，很多人认为其都是“隔交通直”，实际上，不管是原理还是应用，电感和磁珠都有不小的区别。

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二、尺寸大小

1、工字电感

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2、贴片功率CD系列电感参数表

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三、电流

额定电流，就是设计上允许通过的最大电流。电流本质上是一根漆包线，且直流电阻并不大，直接发热烧掉的情况是比较少的，因此额定电流并不是电感能通过的最大的直流电，而是最大可用电流。

绕线电感额定电流中，又有Isat和Irms两种。

电感的感值，会随着电流的增大而减小

Irms是温升电流，普遍标准为电感温度升到40摄氏度的时候的电流。电感内部的漆包线有电阻，有了电阻通过电流就会发热。这个额定电流就是电感能工作且不至于烧毁的最大电流。

Isat是饱和电流，磁通量饱和的时候的电流。电感里的电流太大之后，电感感量会下降，下降曲线和电感的结构有一定的关系。普遍设定电感感值下降20%的时候的电流为Isat。如果超过这个电流使用，电感的感量会继续下降，导致输出纹波增大，造成系统工作异常，或者电感烧毁。

根据电流来对电感进行选型的时候，一般选择Isat和Irms中比较小的一个。绕线电感的Isat和Irms有时候前者大一些，有时候后者大一些，叠层电容的Isat一般会比Irms小很多。

工程师选功率型叠层电感的时候，往往只看了Irms符合要求，但是Isat严重偏低，最终导致概率性烧电感的情况。

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四、Q值

Q值又叫品质因数，用来衡量电感在交流状态下的等效电阻。Q值越高，等效电阻越小，损耗越小。

绕线电感的Q值比叠层电感要高很多，例如0402的nH级的村田的绕线电感，Q值可以达到40左右，但0402普通品牌的nH级叠层电感，Q值一般也就10上下。

Q值高了，滤波器的带宽会变窄，但深度会加深，适合在固定频点上使用。对于射频电路来讲，精准的匹配网络，能够显著的提升射频性能和一致性，所以很多高端手机会在射频网络和天线匹配上使用高Q值的绕线电感。

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五、DCR

DCR，DC Resistor，电感能够通直流，但是还是有直流电阻的，这个直流电阻主要是电感线圈里那根长长的漆包线的电阻。而额定电流也是根据漆包线的电阻来变化的。

漆包线越长、感值越高、电阻越大、额定电流越低。

漆包线越粗、体积越大、电阻越小、额定电流越高。

别看毫欧级别的电阻很小，例如在150mR、1.2A电流下，也有0.2W的功率，集中在那么4*4mm的面积上，发热量其实不算小。

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六、屏蔽和非屏蔽电感

1、屏蔽电感

图6.1 CD系列屏蔽电感
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2、非屏蔽电感
 

图6.2.1 CD系列非屏蔽电感

图6.2.2 非屏蔽工字电感

图6.2.3 非屏蔽R棒形电感

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七、电感与瓷珠的6大区别

1、电感的磁材料是开放的，磁力线一部分通过磁芯，一部分通过空气。而磁珠的磁材料是封闭的，几乎所有的磁力线都封闭在磁环内，更“干净”。

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2、电感的单位是电感值(H)，磁珠的单位是阻抗(欧姆)，一般是100Mhz时的阻抗值。有个重要的事情是，即使参数相同的磁珠，其在滤波性能上也会有巨大差异。因为磁珠参数标注的是特定频点(120Mhz)的阻抗，即使这个频点阻抗相同，在其他频点的阻抗也会千差万别。

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3、磁珠的阻抗是电抗X和电阻R的共同作用结果，低频时X主导、高频时R主导，电感多用于低频段（50Mhz），而磁珠多用于高频滤波场景，R将会吸收噪声并转化为热，因此磁珠单位是欧姆。

4、电感的滤波原理是把电能转化为磁能，再把磁能重新转化为电能（噪声）或者辐射（EMI），而磁珠是将电能转化为热能，磁珠是更“干净”的滤波元件。

5、电感是储能元件，在滤波时可能会和电容自激；而磁珠是耗能元件（R），和电容协同工作时不会自激。

6、电感和磁珠都有额定电流参数，区别是当电流超过额定电流时，电感的有效感值会下降，而磁珠有可能会直接烧毁。

总之，电感工作在电抗远大于电阻的频段，此时电抗主要是感抗，其单位就是电感量H。由于电抗分量主要成分，分量很小，所以电感主要是储能的作用了。

磁珠主要工作在电阻大于电抗的频段，电阻占主要成分，因此磁珠的单位是欧姆。由于电抗成分少，储能很少，所以我们说磁珠主要是通过电阻发热消耗能量的。

在选择磁珠时，我们要把目标放在高频段，仔细根据磁珠的阻抗频率曲线和目标噪声进行磁磁珠的选取。

本部分内容来自：www.dianyuan.com/eestar/article-1792.html

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八、变压器

1、恒压变压器

1）概述

又被称作磁饱和稳压器，具有交流稳压、抗干扰、电压变换、过流保护等多种功能，而且结构简单、经济可靠研制和生产周期短，便于维护使用，自它问世以来，立即受到各方面的重视,在计算机、机床、照明、矿山、交通、电信、电视灯电子设备的电源中已逐步等到推广应用。

磁饱和稳压器采用一个“日”字型铁芯，初级线圈在一个窗孔中，次级线圈和谐振线圈在另一个窗孔中。谐振线圈外接电容谐振频率与电源频率相近的谐振回路。谐振电容线圈可以和输出线圈分开设置，以便用增高振荡电压的方法来减少所需的电容量，特别是磁饱和变压器有低压多组输出的必要性就更大了。

当初级接通电源后，谐振回路起振，使次级铁芯浅饱和，形成一个恒定的交变磁场，其磁感应强度在一定范围内，基本不受输入电压变化的影响，于是次级线圈的感应电动势保持不变。在这种情况下，初级的输入电流只起补充能量的作用。

磁饱和稳压器的输出电压只与铁芯的磁性能参数和铁芯截面积有关，与初级与次级匝数比无关。其效率、体积重量与普通变压器相当，当铁芯材料比较好的时候，市电电压在160-250伏变化时，输出电压变化小于1.5%；当负载电流从满载到减半时，输出电压变化约1.5-4%，当输出短路时，输出电流上升约1倍，因此不怕长时间短路。

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2）磁饱和变压器的特点和用途

（1）结构简单、可靠性高

（2）电压稳定度高、稳压范围宽，在额定负载的情况下，当输入电压在额定值的±20%的范围内变化时，输出电压稳压精度可限制在±1%范围内，特别值得注意的是，磁饱和变压器的稳压范围与输出负荷量有关，当输出负荷减少时,稳定范围可相应加宽。

磁饱和变压器的稳定范围与负荷量有关，这一特点是任何其他形式的电子稳压器无法比拟的，这使它特别适用于电网电压波动大的场合。

（3）磁饱和变压器具有较强的抗干扰的能力

磁饱和变压器的电路形式实际善相当于谐振滤波器，据有低通滤波器的性能，可以抗几百到几万赫兹频率的干扰。

（4）具有普通变压器的功能：磁饱和变压器一普通变压器一样具有初次和次级隔离、变压、多组输出等功能

（5）输出功率保护：当磁饱和变压器的输出功率超出设计功率时，其输出电压就失去稳定功能，开始呈下垂特性，于此同时输入功率并不增加，但输出短路时，输出电压为零，输出电流小于额定输出电流的1.5-2倍，而输入电流不增加，磁饱和变压器长期短路不会烧毁。

缺点：

（1）批量产品一致性差

（2）输出特性差

（3）输出波形不好

（4）频率特性差

（5）温升高、噪音大

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