1. 電感本質(zhì)特性

電感的等效模型如下圖：一個(gè)電感串聯(lián)一電阻再與電容并聯(lián)，正是感值、直流電阻和寄生電容的體現(xiàn)。

• 電感量 (L)

• 表示電感的自感能力，單位亨利 (H)。

• 決定因素：線圈圈數(shù)、繞制密度、磁芯類型及其磁導(dǎo)率。

• 基本物理特性，與電流大小無關(guān)。

• 感抗 (XL)

• 電感對交流電流的阻礙作用，單位歐姆 (Ω)。

• 公式：XL=2πfLXL = 2pi f LXL=2πfL （與頻率和電感量成正比）。

• 分布電容

• 線圈間及與周圍結(jié)構(gòu)間的寄生電容，會降低Q值并影響穩(wěn)定性。

• 可通過分段繞法減小分布電容。

  
  

2. 電感性能指標(biāo)

• 品質(zhì)因數(shù) (Q)

  Q值描述了回路的儲能與它耗能的比值。因?yàn)橥l帶帶寬BW與品質(zhì)因數(shù)Q之積為回路的諧振 頻率WO ，即WO =BW·Q，所以在諧振應(yīng)用場景，Q值與通頻帶的寬窄是矛盾的。Q值并非越高越好，還 要看通頻帶帶寬的要求。Q值越大，諧振的通頻帶就越窄，即包含的頻率范圍更窄。如果需要較寬的通頻帶，Q值需要盡量小。

• 反映線圈的效率：

  

• 受直流電阻、趨膚效應(yīng)、骨架材料等因素影響，通常為幾十到幾百。

• 提升方法：使用多股線或優(yōu)化磁芯。

  
  

  
  

• 自諧振頻率 (SRF)

• 電感與其分布電容形成諧振回路的頻率。

• 在SRF前，電感表現(xiàn)為感性；在SRF后，阻抗隨頻率增大而減小。

• SRF是選擇電感器時(shí)的重要參數(shù)，影響其高頻性能。

• 允許誤差

• 電感量的實(shí)際值與標(biāo)稱值的偏差，通常為±0.2%~±15%，精度要求因應(yīng)用而異。

3. 電流相關(guān)參數(shù)

• 熱電流（Irms）

• 又稱額定電流，指電感能連續(xù)通過的最大直流電流。

• 決定因素：繞線直流電阻和散熱性能。

• 飽和電流 (Isat)

• 電流使電感值下降10%-20%時(shí)的電流值，常見于鐵氧體和鐵粉芯電感。

• 空芯電感無飽和電流現(xiàn)象。

• 直流電阻 (DCR)

• 電感的直流電阻，直接影響發(fā)熱損耗，越小越好。

• 減小DCR通常與尺寸小型化矛盾。

  
  

4. 鐵芯及其結(jié)構(gòu)特性

• 鐵芯損失 (Core Loss)

• 包括渦流損耗和磁滯損耗，與頻率、電流擺幅及材料電阻率相關(guān)。

• 鐵氧體適用于10MHz以下，鐵粉芯則適用于1MHz以下。

• 鐵芯改進(jìn)方向：支持更高頻率的材料。

• 封裝結(jié)構(gòu) (Shield Structure)

• 包括非遮蔽式、半遮蔽式及全遮蔽式等。

• 非遮蔽式漏磁最嚴(yán)重；沖壓式電感漏磁最小，磁屏蔽效果最好。

• 居里溫度

• 鐵芯在超過此溫度后失去磁性，應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)留有余量。

• 居里溫度（Curie Temperature）得名于法國著名的物理學(xué)家 皮埃爾·居里（Pierre Curie）。以下是背景和命名的原因：

• 1. 居里溫度的發(fā)現(xiàn)與研究

• 皮埃爾·居里在19世紀(jì)末研究了磁性材料的特性，特別是隨著溫度變化，鐵磁性材料的磁性消失的現(xiàn)象。

• 他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度升高到某一特定點(diǎn)時(shí)，材料從具有鐵磁性轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判?，這個(gè)臨界點(diǎn)就是我們今天所稱的“居里溫度”。

皮埃爾·居里的研究奠定了現(xiàn)代磁學(xué)的基礎(chǔ)，他還通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)了關(guān)于磁化率和溫度的數(shù)學(xué)關(guān)系（即 居里定律）。

• a、 什么是居里溫度？

• 居里溫度是指鐵磁性材料在升溫過程中，磁性完全喪失的臨界溫度。在此溫度下，材料從鐵磁態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾艖B(tài)，磁導(dǎo)率（μ）顯著下降，進(jìn)而影響電感的性能。

• 鐵磁態(tài)： 居里溫度以下，材料中的磁疇排列規(guī)則，表現(xiàn)出較強(qiáng)的磁性。

• 順磁態(tài)： 居里溫度以上，磁疇的有序性被熱擾動打破，磁性消失。

• b、居里溫度對電感性能的影響

• 磁導(dǎo)率下降：

• 居里溫度以下，磁芯的磁導(dǎo)率較高，電感的電感量（L值）能保持穩(wěn)定。

• 居里溫度以上，磁導(dǎo)率迅速下降，導(dǎo)致電感量減小甚至難以維持正常功能。

• 磁芯損耗增大：

• 居里溫度以上，磁芯損耗會顯著增加，降低轉(zhuǎn)換效率并產(chǎn)生更多熱量。

• 電感飽和特性變差：

• 鐵磁性材料在居里溫度以下表現(xiàn)出更好的飽和特性，溫度升高至居里點(diǎn)后，飽和磁通密度（B_sat）大幅下降。

• 熱穩(wěn)定性降低：

• 居里溫度附近，磁性材料的性能非常不穩(wěn)定，電感的可靠性和使用壽命可能受到影響。

• c、實(shí)際電感設(shè)計(jì)中的考慮

• 在電感的選型和設(shè)計(jì)中，必須考慮居里溫度對電感性能的限制：

• 材料選擇：

• 高居里溫度的材料（如鎳鋅鐵氧體）適合高溫環(huán)境。

• 低居里溫度材料（如錳鋅鐵氧體）適合低頻和溫度相對穩(wěn)定的場合。

• 溫升設(shè)計(jì)：

• 保證電感的工作溫度遠(yuǎn)低于磁芯的居里溫度，以避免性能急劇下降。

• 磁芯類型：

• 粉末鐵芯的居里溫度一般較低，但具有良好的溫度分布性能。

• 鐵氧體磁芯的居里溫度通常在150°C到300°C之間，適合大多數(shù)電子設(shè)備。

  
  

5. 特殊參數(shù)

• 阻抗頻率特性

• 理想電感阻抗隨頻率增加而增大，實(shí)際電感因寄生效應(yīng)表現(xiàn)復(fù)雜。

• 設(shè)計(jì)時(shí)需確保工作頻率遠(yuǎn)低于轉(zhuǎn)折頻率。

• 耦合與EMI問題

• 多路轉(zhuǎn)換器中相鄰電感可能耦合，導(dǎo)致EMI干擾。

• 解決方法：優(yōu)化電感排布及極性標(biāo)注。

  
  

  
  

6. 測試與使用

• 測試頻率

• 用于測量L或Q值的頻率。常見范圍從1kHz到50MHz。

• 應(yīng)與實(shí)際應(yīng)用頻率匹配。

• 應(yīng)用建議

• 不同應(yīng)用需關(guān)注不同性能指標(biāo)，例如濾波器關(guān)注Q值和誤差，功率電感關(guān)注飽和電流和DCR。

  
  

通過以上分類，可快速定位電感參數(shù)的應(yīng)用場景和設(shè)計(jì)優(yōu)化方向。例如：在高頻應(yīng)用中，應(yīng)優(yōu)先考慮SRF、鐵芯損失和Q值；而在低頻功率應(yīng)用中，則應(yīng)關(guān)注DCR和飽和電流。