了解电感及其应用

电感，又称电感线圈，是用绝缘导线（例如漆包线、纱包线等）绕制而成的电磁感应元件，是电子电路中常用的元器件之一。电感是用漆包线、纱包线或塑皮线等在绝缘骨架或磁心、铁心上绕制成的一组串联的同轴线匝，用字母“L”表示，主要作用是对交流信号进行隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐振电路。 电感量用亨利表示，单位为H,1H=1000mH=1000000uH。其符号为电感的封装类型多种多样，现在的电感封装大体可以分为绕线共模电感，贴片电感，一体成型电感，工字电感，其各有作用。 对于共模电感，其主要作用就是滤除共模信号，防止共模干扰，在电源电路中经常可以看到，其目的也是为了能够通过EMC。而绕线电感、一体成型电感、贴片电感这类在DCTODC电路中用的比较多，他的作用是储存能量，同时对电源的输出电压纹波有着很大影响，因此在DCTODC电路中电感的选择就非常重要了。如下图所示： 在电源电路中，电感的选择包括电感量，饱和电流，封装，需要根据电路的纹波，电流，工作频率来选择，一般电感量可由L=Vout*[(1-D)/I*r*f],其中：Vout为输出电压，D为占空比，I为输出电流，r为纹波率，f为工作频率；纹波率一般为0.3，占空比D=Vout/Vin；由此可以计算出电感量。 对于电感电流的选择，则需要进行应力降额，也就是对其额定功率进行计算，通常电感选择电流为1.2*I，其原因就是电感电流波形的峰值比平均値高出大约20%,同时电感电流选择大一点电感不容易进入饱和状态（进入饱和状态后，电感相当于导线短路）；另外电感电流选择过小在工作过程中会发出“啸叫”声，这是电感不正常工作造成的，因此根据经验，电感的电流选择1.2倍~2倍即可，这样电感的发热量也不会太大，不容易失效。 当电感量及其电流选择完毕后，基本上电感的封装也就可以确定了，剩余的无非是从价格，高度限制等来选择合适的封装。 另外电源电路的电感量也可以由电源芯片的数据手册得到，在实际应用中，则需要根据具体的电源芯片来计算得到合适的电感参数。

工字电感线径，磁芯中柱怎么选型呢

工字电感是在形状像汉字“工”的磁芯上绕线而成，决定工字电感感量大小有三个参数，磁芯尺寸大小，绕线圈数，线径大小。其中绕线圈数对感量大小起到决定性作用。磁芯中柱越小，感量越高，线径越大，感量越低。在实际应用设计中，该如何选择合适的线径和磁芯呢？ 1，首先，我们需要确定目标感量对应的绕线圈数，计算合适的线径和磁芯尺寸。 由于工字电感是开磁路结构，并没有规律可循的公式计算圈数，但是我们可以依据经验大概的估计圈数，然后试绕可以选用小线径的试绕确定圈数，然后再计算多大的线径可以绕下。 如10*12工字电感470uh，要求0.35的线径，不确定是否能够绕满达到470uh的感量，先选用0.2的线径绕够116圈后达到感量，确定圈数116，然后再看0.35的线径是否能够绕下，磁芯槽宽为7mm，0.35的线径算上漆膜，厚度约0.37mm，7/0.37=18.9,取数为18，即排满一层可绕18圈，116圈需要绕6.44层，取整数7层，绕层厚度7*0.37*2=5.18.绕线后尺寸=磁芯中柱+绕层厚度<磁芯本体外径，绕线后尺寸比磁芯本体外径小的越多，绕线难度越低，绕线不容易滑线飞线。根据上面计算的，磁芯中柱需小于4.82，而10*12工字磁芯中柱一般有4.5,5.0,5.5三种尺寸，所以合适的只能选4.5中柱尺寸的。 2，遇到有叠加电流要求的，需要综合考虑线径磁芯中柱，磁芯材料，综合评估。 如470uh的工字电感要求叠加1A电流后，感量下跌不超过20%，我们知道磁芯材料越好，中柱越大，线径越大，电感耐电流能力越好，还是案例分析： 10*12470uh电感，中柱4.5,0.35线径绕制，叠加1A电流后，感量只有260uh，下跌达45%，超过20%，耐电流能力不合格。我们不妨调整思路，选用大中柱，线径稍微改小，选用5.5中柱磁芯，线径用0.3，经计算可绕下。试绕测试电流叠加，470uh叠加1A电流，感量410uh，下跌13%，耐电流合格。这样在磁芯成本不增加的前提下满足了既定要求。 工字电感线径，磁芯中柱的选择，一要保证能顺利绕下，生产无障碍；二要满足特性要求。学会计算工字电感排线圈数，层次计算，就可以轻松的设计工字电感的参数了。