关于电感的基础知识的总结

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首先来理解什么是电感器？首先我们来看定义：

简单来说就是由一段导线绕制而成的电子器件；

我们先来看看图片：

如上图，有功率电感，一体化成型电感，色环电感，直插功率电感，贴片叠层电感等等；在这里我们就简单的介绍下，平常用的最多的就是第一个工字电感；

我们观察到这个电感是漆包铜线缠绕了若干圈在工字结构上，顶部有个数字220，表示22*10的0次方，即22uH；如果是2R2就是2.2uH；

在这里我们可以类比阻容，我们可以推测出电感的参数：

1. 标称值
2. 基本上可以类比电阻来记忆，电感也是有它的标称值的；在消费类电子产品常用的在1~22uH之内;
3. 比如：1uH，1.5uH，1.8uH，2.2uH，2.7uH，3.3uH，3.9uH，4.7uH，5.6uH，6.8uH，8.2uH，10uH，12uH，15uH，22uH；
4. 精度
5. 和阻容一样，电感也有精度，常用的有M(±20%)，L(±15%)，K(±10%)；

3.额定电流

对于电感我们知道，是利用电磁感应原理制作的，那么就涉及到电流；在实际电路选用时电路中最大电流不要超过其额定电流；

4.直流电阻

对于电感，毕竟不是超导材料，都是有一定的电阻的；这个电阻会影响啥，根据欧姆电律，通过电流越大，损耗越大，就会发热；

对于消费电子领域，电感选型主要考虑：额定电流，标称感量，体积，价格；

我们再来说下电感特性，便于我们后面电路分析：

1.电阻具有阻抗，电容具有容抗，电感自然也有感抗：

XL = 1/2ΠfL

单从公式层面理解，我们可以得出，频率越高，感抗越大，从而有了通低频和阻高频；

2.我们之前说明过电容两端电压不能突变，电感两端电流不能突变，为啥不能突变，这就涉及到电感的自感电动势，当流经电感电流突然变大，电感会产生一个相反方向的自感电动势阻止变大；当流经电感电流突然变小，电感会产生一个相同方向的自感电动势阻止变小；

3.我们知道电感的两端电流不能突变，我们来举个例子：用示波器接入电阻R1两端，调节到抓取模式；左边5V直流供电，按下开关，观察抓取波形；

解释下，这里有的小伙伴比较疑惑，我们要的是电感两端电流不能突变，为啥这里测电阻电压波形？

这里我们转变下，电感两端电流不能突变，意味着通过与之串联的电阻的电流不能突变，也就是说电阻两端电压不能突变，我们只要知道电阻电压不是瞬间变化的，就可以证明；

我们看下实际波形：

从实验结果也可以看出，电压并不是瞬间就到5V,是有一定坡度的；当然这里大家电阻可以选大一点，现象更加明显；

我们也知道电感两端不能断路，这为什么？

还是这个电路，我们长按开关，测试出A点电压是5V，则电路中电流为：5V/1.1K = 4.55mA;

此时我们松开开关，对于电感其两端电压U = L*di/dt，意思就是电感量乘以电流变化量；从该电路上可以得知电流从4.55到0是变化了4.55mA;开关断开时间趋近于0，那么对于di/dt来,趋近于无穷大，则电压无穷大，这就可能导致与之相连的器件被高压击穿；

那对于这个问题我们怎么解决咧？

相信在工作中的小伙伴都知道，我们在电路断开后再给电感一个回路不就行了，不仅要构成回路还需要将电感两端电压钳位在一个小电压；做电路设计的都应该知道，我们在设计电机驱动电路时，通常在电机两端并联二极管；

我们知道电感具有储能作用，但是这个储能作用能用来干嘛咧？

我们先用电容举例：图中电源3V，XMM2和XMM1均为电压表；

1. 我们先关闭开关S2和S4，观察电压表示数；XMM2显示3V；

2.我们将开关S2和S4打开，我们观察到示数为3V；从结果可以看出电容具有储能作用；

3.再关闭开关S1和S3，观察电压表XMM1示数；输出为6V，相当于升压到2VCC；

我们观察到电容利用储能升压，是先储能再和源电压串联，从而实现电压的跃迁；那么类比到电感，我们能不能也利用电感的特性实现升压咧？

我们来看电路：对于电感，我们关闭S1，相当于电源3V给电感充能，再将S1断开，则电感会产生右正左负的电动势阻止电路电流减小；此时输出电压就是电源电压加上电感的自感电压，从而实现升压；在实际升压应用中也是如此，通过控制S1的开关频率实现升压；

这个电路也就是简单的升压拓扑结构；

相比于升压，降压也是类似原理：将S1关闭，电感充能；再将S1打开，电感释放能量，当开关打开后，输出只有电感一个源在输出，从而实现降压；在实际应用中通过调节S1的开关频率实现降压；

在实际应用电路中，升压和降压芯片基本上以这个升压拓扑结构和降压拓扑结构来设计芯片的；当然升压和降压是电源的知识，这里简单提一下；

关于电感我们再来说说实际的应用小知识；

我们先来看张图：下图1，2在制作上有啥区别？

图1电感是铜线裸露在外面，图2中则是用磁胶将铜线包裹在内部；那么这种工艺区别会导致啥结果；

首先对于1这种电感，散热相对较好，价格便宜，但是EMI特性相对较差，如果我们研发产品对EMI要求比较低，则可以选择1；

对于2这种电感，漏磁少，EMI效果好，但是价格相对比较贵，如果研发产品对电磁兼容性要求比较高，则可以选用磁胶电感；

当然在设计电路时，如果输出电压纹波太大，也可以考虑串联电感，因为我们知道电感具有阻碍电流变化的功能；电感值越大，阻碍越强；

所以可以利用电感这种特性实现滤波，将电压限制在一个小范围波动；如果这种波动无法用电容滤波解决，就可以考虑电感和电容一起滤波；

电感不仅具有自感现象，也具有互感现象；互感就是电感器A处于电感器B的交变磁场中，那么在电感器A中电路回路中会产生感应电动势；

开关电源中的变压器就是利用互感现象制作的；

另外在PCB设计中为啥要求电感远离小信号线，就是避免电感磁场影响到其他小信号线；