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1. 0000何谓电感、单位、符号？在一导线中，流通电流，其周围产生磁场，利用其磁场，将能量储存于内部，该元器即为“电感”。主动组件 IC. 闸流体、电晶体.等 电阻 (奥姆) 组件 被动组件 电容 (法拉) F 电感(亨利) H机电组件 继电器、开辟.等 以下为一般常用的单位换算K M G T (大写) m u n p (小写)(Killo) (Maga) (Giga) (mini) (micro) (naro) 103 106 10 9 1012 10-3 10-6 10-9 10-121M=10 3K 1 u =10 -3 m1G=106 K 1m=106 n1K=10-9 T 1 n=10-3 u被动组件以m、u、n、p较常使用电阻: m 电容: u、n、p 电感: u、n、m 一般电感在3个数字表示其值后，其单位为uH常见到英文字母R及N夹杂于3个数字中，其代表意思为R(小数点) “”N 单位为“n”R68 .68 0.68（uH） 1R5 1.5（uH）12N 12nH 68N 68nH1H=1000nH 1nH=10-3uH=0.001 uH故: 68Nh=0.68 uH=680 nH68N=68uH=0.068uH电感、电容、电阻值表示，常以英文字母衔接于3个数字后，表示误差范围。D=2% J=5% K=10% M=20% 121J=20uH5%2. 材质(CORE)介绍硬磁 (磁铁: 已有极性N、S排列)磁 性 镍钢材 金属合金 硅钢 料 纯铁 (IRON) 铝铁 软磁 非晶质材 锰锌 (Mn-Zn) 镍钢 (Ni-Zn) 铁氧磁体 (Ferrite) 镁锌 铜锌硅钢、IRON锰锌及镍锌为较普遍使用之磁性材料，以下各别说明:硅钢: 一般制成EE或EI片，其堆栈成型，大大减少涡流损失，且高磁通藕合效果情况下，目前均使用于交流(AC)变压器上。(AC 110V220V 降为24V、12V或9VAC)IRON: 为压粉铁蕊，顾名思义为铁粉，经模铸高压力成型后(约10几吨重力)，再以低温(2000C)烧结定型，(以环形居多Toroil)由于本身导电，故最终仍需涂装(Coating)绝缘，目前台湾有多家厂商生产(居磁、大冶)，但其电气特性、外观、尺寸及涂装颜色，均仿造全球知名大厂Micrometal。其材质以数字代码且每种材质涂装颜色亦不同，故可轻易从外观判别。较常使用的材质为52材、26材及18材。52材: 本体先涂装绿色后，再单边涂装蓝色26材: 本体先涂装黄色后，再单边涂装白色18材: 本体先涂装绿色后，再单边涂装红色由于IRON俱有高磁通饱合能力，可承受10A以上大电流，故广泛应用于PC、IPC、的PWM(冲宽度调度)电路上，随着Petume不断演进速度增加，电压变小，电流增大的情况下3040A的解决方案，多采分流Two phase or Three phase 方式承受电流能力为: 18材52材26材价格为: 18材52材26材目前市场压粉铁蕊除IRON外，另有MPP、Ku-ui二种，其承受电流能力及温度特性均较IRON佳。但由于价格昂贵，除非在不得己情况下使用，否则一般均以IRON设计。价格: MPPKu-uiIRON 4倍以上 3倍以上 外观颜: MPP: 白色、蓝色、灰色Ku-ui: 黑色针对环形CORE，有以下公式可利用: (IRON)L=N2AL L= 电感值(H)H-DC=0.4NI / l N= 绕线匝数(圈) AL= 感应系数H-DC=直流磁化力 I= 通过电流(A) r= 磁路长度(cm)r及AL值大小，可参照Micrometal对照表。例如: 以T50-52材，绕线5圈半，其L值为T50-52(表示OD为0.5英吋)，经查表其AL值约为33nH L=33(5.5)2=998.25nH1uH当通过10A电流时，其L值变化可由l=3.74(查表)H-DC=0.4NI / r = 0.43.145.510 / 3.74 = 18.47 （查表后）即可了解L值下降程序(ui%)Mn-Zi，Ni-Zi: 锰锌及镍锌CORE为目前电感器广泛使用之铁氧体。其制程为粉末(赤红)经造粒，筛选后，模铸成型，送至氮气炉经9000C高温烧结定型，(锰锌烧结温度更高，且氮气炉不同)，其最终颜色为黑色。一般形状以环形、工字形(DR型)、磁珠型及圆柱型居多。锰锌 由于会导电，故仍需以Epoxy(环氧树脂)涂装，防止因绕线刮伤而和CORP导通，造成短路。镍锌: 本身不会导电，所以不需要涂装，外观即可判别(黑色)。目前锰锌涂装颜色，并无一定标准，依照各厂商自行自订，较常见为绿色。另有一种最新涂装方式 分子滚动涂装，其颜色为透明且厚度薄(涂装)，一般使用于小型环状锰锌CORE上。ui为导磁率，即导引磁力线束之能力或效率，不同材质的CORW其ui皆不同。(Permbility)相对导磁系数: 即ui与uo(以真空uo1)比较值定义。IRON与Mn-Zn之比较.u IRON Mn-Zn本身CORE会导电，需Epoxy涂装，而Ni-Zn则不需要。u 锰锌的导磁率最高(ui=100020000)，其次为镍锌（ui=201800），最低为IRON.( ui=200以下)CORE本身有一特性，即材质导磁率(ui)愈高，则工作频率范围(即频宽)愈小。u 锰锌工作频率在400KHZ(赫芝)以内，故一般以电源(频率较低)噪声处理或变压来使用，而镍锌则由于ui较低，故可以使用于更高的频率范围，可达MHZ以上u 在工作电流大小而言(即耐流特性)，以IRON更高，锰锌次之，而镍锌较低。u 价格方面(同一尺寸、形状下)锰锌IRON镍锌故在实际的应用电路上，如何选择适当的材质(即工作在CORE频率范围内，最大工作电流不超过CORE额定，SIZE较小，价格便宜则相当重要。(3). 电气特性 一般针对电感而言，其重要的特性有电感值，损失及直流重迭，若高频应用时，需在考虑高贫电容大小(即所谓的杂散电容)、电感值: 当一导线通以电流时，则周围必产生磁力线(电生磁原理)，其磁场方向可由安培右手定则决定，其磁力线将感应一微量的值(nH)，常以螺状线圈(即Air Coil)为代表。导线I(电流)图一图二导线(电流)磁力线方向为逆时针磁力线方向为由上而下当导线绕于铁蕊(CORE)上时，由于CORE俱有导磁能力，故将大大提高电感值(NhuH)。并依其导磁率(ui)的不同，而有不同的电感值。u 磁力线特性: 为开放性磁场，看不见，摸不到。 磁力线由一点出去，必从另一点回来。 磁力线彼此不会相交。在L=N2AL的公式下，可知电感值与圈数成正比关系LN“”正比关系。L N “ ”正比符号另电感值与AL(感应系数)亦成正比关系L AL 而感应系数与导磁率为相对关系，即导磁能力愈高，则感应系数也愈高。所以L AL L ui (正比)l 在同一CORE上时，绕线圈数增加时，其电感值也会增加。l 在固定圈数情况下，使用ui较高的CORE，亦会提高电感值。以下为ui VS f 及L VS f曲线图:另有一种CORE为Ceramic(陶瓷)，其ui接进为O，有就是不导磁，其电感值即为空蕊线圈(nH)。主要功能为提供一绕线基座(Base)，一般在SMD产品上，会考虑此方式。损失: 电感损失大致可分铁损及铜损，其等效电路如下: 等效铜损铁损l 铜损: 即绕制的铜线损失，以奥姆()为单位，其大小与长度成正比，与导线截面积成反比。一般电感所标示之直流电阻D.C.R或R.D.C，即指铜损而言，以 max标示(最大奥姆值)，D.C.R愈低愈好，要降低铜损，可使用电阻系数低(铜线)，长度减少及增加导线线径(截面积增加)方式。图一图二图三渡银铜线积肤效应: 所谓积肤效应即指电流在通过导线截面时，为均匀流通(如图一)，当电流带有高频虑时，将只流通于表面(如图二)，造成铜损增加，温度提高，解决方式为在导体表面更换或镀上一层导电性佳的银(如图三)。l 铁损: 为铁蕊材料的磁滞损失，流损失及残留损失。H: 磁场强度B: 磁通密度U: 导磁系数(B-H曲线为其代表)回路面积即磁带损失不同的铁蕊材质，其B-H曲线亦不同，循环面积愈小愈好。(如图一)铁蕊的损失和频率有相当大的关系，当导磁率随着频率增加而下将时，损失将随着增加(如图二)。故一般电感皆需使用于工作频宽范围内。适用于此频率范围回路面积越小越好HB回路面积越小越好“Q”为品质因子(Quality Factor)，是损失系数tan的倒数，tan为电感串联等效电路 r / uL。Q=WL / r = 1 / tan品质因子愈高愈好，Q 高表示损失(铜损 + 铁损 )少，在高频应用时，需特别强调Q值大小，一般min表示。直流重迭特性: 在使用铁心的电感上流通直流电时，其内部将有稳定的磁场发生。若电流增大时，将产生B-H特性，即导磁率会降低，这种特性称为直流重迭特性。额定电流(Rate Current)为电感标示允许通过之最大电流，以A Max标之，其大小可由以下二种方法决定。l 在电感通过一电流，其L值下降幅度(L)为静态电感值L(oA)的10%时 L / L(oA)，当时加入的电流值即可标示。l 在电感通过一电流，其温度上升T为400C时(以室温250C为标准)，即可650C且呈稳定状，当时加入的电流值亦可标定。以此二种方式所决定的额定电流，其值相当接进，皆为铁心能正常工作，而不致于有饱和情况。铁心工作在饱和时 (即电流超过额定电流甚多时)，将造成本体温度开高，电感值大幅下降，严重时可造成线径断路(OPEN)，电路板失去电感作用而烧焦。以同一个CORE所绕制出的电感，其电感值与额定电流大小成反比关系，即感值愈小时，所能流通的额定电流则愈高。(如图一所示)(H)L I(A)随着绕线圈数增加，电感值提高，而额定电流则对应减少，一般Series规格，可从最低及最高的感值及额定电流，即可了解该铁心材质是否耐流材。在B-H曲线中，当电流工增加时，即磁场强度H增强，则磁通密度B亦会提高。此原理说明在同一材质时，磁通密度不饱和情况下，当电感值小时(即以一条磁力穿过一截面积)，则有相当大的空间，允许更高的H即电流，仍不至于有饱和，当感值增加时，则截面积所通过的磁力线增多时，则有限空间减少下，所允许通过的磁场强度即变小。u 一个CORE的耐流程度，可由材质B-H曲线及绕线的截面积大小(即中径)决定，故要提高额定电流，则可选用耐流性好材质或加大绕线的中径面积即可。(4). INDUCTOR / CHOKE / COMMON CHOKE / BEAD / TRANSFORMER 之区别INDUCTOR: 电感器的学名，其俗名为Coil(线圈)，依其电路上的功用，而有不同的名称，一般应用于储能(V = 1 / 2LI2)、扼流、谐振、滤波电路上。电路符号: “”表示绕线起始端电源进入方向。单位: 亨利(H)CHOKE: 扼流器，顾名思义依其电感于电路上之作用而命名，一般电流多少夹杂着非本流成份的谐波(第二谐波或第三谐波)，故主要作用为扼除此成份电流。扼流器若使用于电源处理方面，则称为功率扼流器Power Choke or Power Inductor皆可。 电路符号: 单位: 亨利(H)COMMON CHOKE: 其通扼流器又称LINE HILTER，由二组或二组以上扼流器组合而成，其作用为当成多组扼流使用。 二组或以上导线，并绕于同一个CORE上，起始点与结束点均为相同方向。or二组 电路符号:单位: 亨利(H)有时在电路应用上，需要标示某频率范围的阻抗值Z(Impedance)，单位为奥姆Z Z: 阻抗XL W.L ( W=2f )R: 直电阻 XC 1 / W.CXL: 感抗 XC: 容抗W: 角速度(XL-XC) f : 频道L: 电感值向量图 C: 电容值BEAD: 磁珠，主要应用于噪声滤除电路上(Noise filter)，针对讯号或信号小电流(Ma)，做EMI处理，另有使用于大电流之Bead，一般有Chip(芯片式)及Dip(插件式)二款。 电路符号: 单位: 奥姆()目前较常使用的Chip Bead尺寸有0402、0603、0805、1206、1210 size，此为英制单位说法。英制(吋) 公制(mm)0402 101005603 1608080805 2012091206 3216111210 322513 长宽 0.120.10 长宽高=3.2 mm2.5 mm.1.3 mmTRANSFORMER: 变压器，用途为电源开压或降压，另有阻抗匹配及推挽式(Push-Pull)功能。其原理为利用电磁效应及泞楞次定律，在初级圈数与次级圈数的改变下，得到不同的输出值。 电路符号: 单位: 亨利(H)I1I2V1V2N1N2初级圈次级圈V1 输入电压V2 输出电压I1 输入电流I2 输出电流N1 初级匝数公式: V1 / V2 = N1 / N2 I2 / I1N2 次级匝数V2 N1 V1N2 V2 V1V2 / N1 故可藉由 N2 /N1 的匝数比，控告输出电压V2。u 中间抽头式: 即在单组绕线后，再增加一组线圈，其起来二点引线拉出， I1I2N1N2N3I3Push-Pull电路接地 一般做为接地(Ground) N1=N2一般在设计变压器时，需掌握初级次级的数比，及输出的电压大小，至于线径粗细则由输入出的电流大小决定。(5). SMT / SMD / DIP ( THROUGH HOLE ) 区别SMT: 即Surface Mout Technology 缩写，为表面着技术，此一制品最早应用于美国军事单位，后来渐渐商业化，至今已普遍使用于所有PCB(Print Cirut Board)制程上。特点: 轻、薄、短、小设备: 目前设备主要有欧美、日本提供(SONY HITACHI HUJI)目的: 全自动制程，大大减少人工成本，提高工作效率级质量稳定，唯一缺点为设备价格昂贵。制程: 主要有印刷(Printing)、上件(Mounting)及焊锡(Soldering)三个步骤。 印刷: 将PCB板经输送带送至印刷设备后，会先对PCB板定位，再将已刻印的铜板置于PCB上，将锡膏以刮刀均匀涂抹于钢板上，即铜板凹陷处之锡膏则置PCB PAD(锡膏点位置)上，最扣将铜板与PCB分离，PCB经输送带送至下一个步骤。吸嘴零件图一真空吸取上件: PCB送至Mounting设备后，会先做定位，才开始上件，利用吸嘴(由小至大各种尺寸)由事先程序设计，至设备供料架抓取零件后，置于PCB PAD(锡膏位置)上，待全部零件打完后，再经输送带送至焊锡设备。吸嘴抓取与置放为真空吸放原理，并经二次Camera定位做娇正位置用。零件置放PBCPADD图二焊锡: PCB送入焊锡设备后，即开始加热同时输送带保持缓慢前进，当温度到 达1500C时会预热一段时间后，在持续加热至2300C(610)秒，则停止加热至结构后，输送带送出，完成SMT制程。u 预热作用为使PCB上所需零件温度同时到u 1500C，避免 因此零件的大小及吸热因素造成温度不均。T230150tu 一般锡膏成份为铅锡(63:37)比例调匀后，做成细 小球状，再加入稠液，使其具有性，而不至于让零件在输送过程中，偏移位置，锡膏熔融温度大约1900C。u 全程约需240270秒左右。1. 加热区 2. 预热区 3. 加热区 4. 降温区SMD: Surface Mount Device缩写，即表面黏着装置，只要能符何SMT制程的零件，均可称为SMD Component，产品轻薄化为其特点。要成为SMD需有几点要求: 1. 组件上方需为平面，由于Mounting是利用吸放原理，故平面不能有洞隙， 否则无法吸取。2. 组件底部Soldering部分，需平整，不能有脚位偏移或翘起之情况，否则会发生空锡或假锡(吃锡面积不够)情况。一般检测平整度可使用厚薄规(以0.1mm薄片插入，若可，则平整度仍不够)3. 需为卷带式包装(Taping & Reel)，由于Mounting置料架为国际统一标准， 其轮(Reel)尺寸大小。4. 零件需能承受Soldering最高温度2300C610秒，故一般基座（Base），均采用耐热等级的电木材质。上方需平面，且不能有空隙脚位亦需平整，不能偏移或弯曲。由于上述条件，SMD Component的人工成本及材料成本均较传统式来的高，一般而言约为1.53倍。SMD Components在Teel过程中，需先将零件置于Cover内，再以Tape封装，目前Tape封装有二种方式即冷封式及热封式，冷封式为采用有黏性的Tape，可重复用；热封式为利用高温将Tape熔于Cover上，其拉力值较高。Tape(上带)Cover(下带)DIP: 即(THROUGH HOLE)，传统式插件，为早期零件采用方式，以导针或本身导线，当成接脚需靠人工插于PCB上，由于耗时且人工成本高故渐渐改为SMD方式。一般DIP有二种形式，即Radil(同向)及Axial(异向)RadilAxial由于DIP价格便宜，有时R&D在设计电路，在成本考虑的情况下，亦会选择使用。包装方面常以袋装或盒装出货，但小型Axial产品(色码电感)，亦打成带状，以Reel或box分装。(1). SMD产品: SMD CHIP INDVDTOR可分为WOUN(绕线式)及MULTILAYER二种，主要是依其制程不同而区分，CHIP(芯片)凡指各种小尺寸的SMD产品。WOUND: 其制程为将导线绕于CORE或Ceramic上，再做线端处理，其电感值由圈数及CORE材质(Ferrite)决定。MULTIAYER: 积层式，将线路印刷于片状基材上，最后将所有基材堆栈起来，并将线路连接，尤如一个Air Coil，其电感值由堆栈的层数及每层线路的多寡及粗细决定。一般而言，L值不高，以nH为单位。积层式电感又可依制程分为干式及湿式。WOUND CHIP 或MULTILAYER在尺寸标示方面，有其共同点，皆以英制说法，如0603、0805、1008、1210、1812。但价格方面绕线式为积层式2倍以上，是因其俱有较好的高频特性Chigh Q high SRF(自我共振频率)及较高的额定电流。POWER CHOKE: 即功率扼流器，使用于电源处理部分，具有较高的额定电流。由于电子成品尺寸大小不一，且工作电流不同，因此会有不同尺寸，系列的Choke。CHIELDED SMD POWER CHOKE: SHIELDED为遮蔽之意，即在CORE上，在套上一 个RI CORE(Ferrite)，其作用为使磁力线局限在RI内，而成一封闭磁场，而不会有EMI干扰的问题，一般在PCB空间密度高时，怕电感磁力线所造成的EMI问题，均会使用Shielded power choke，而不使用power choke。开发磁场封闭磁场加IR其价格成本，由于增加了RI CORE及工时，故比Power choke高。RI本身为Ferrite成份，所以加上后，会提高电感值，但DR CORE及RI不允许接触，否则造成L值不稳定，故一般以Epoxy或Tube(热缩套管)绝缘。(2). DIP产品: 以CORE连接导针或本身wire当引线之产品。Axial Inductor: 以色码电感为代表，一般以尺寸有0204、0307、0405、0410，其标示方法为“02”指OD为2mm，“04”指长度为4mm，“0307”即为37mm。由于其价格低，目前仍广泛应用于CATV.Radio产品上。Radial Inductor : 同轴电感以DR CORE( )为广泛使用，依其O.D尺寸，长度不同，而有多款系列规格，依客户实际L值工作电流及空间大小来选择，较常用的尺寸有68mm、912mm、810mm。Line Filter: 为二组线圈以上的电感，又称Common choke，一般有较高的L值，因为L越高Z(阻抗)越高 ，可达到较好的滤除效果。Wide Band Choke / Bead: 以导线穿过磁珠或多孔圆柱CORE，而成一电感，主要用于EMI防制用，其阻抗大小(Z值)由材质及穿孔圈数而决定。产品应用: 实际的电子电路中，几乎所有的零件包含主、被动组件，其工作所需电源均为直流(DC)但发电厂所送出的为高压的交流电，经几次的降压输送，最后至用户的为AC110V240V，频率f=50-60HZ，因此所有的电子设备，需先将AC DC后，才能使电子组件正常工作，一般转换过程需有三个步骤，降压、整流、滤波: 降压桥式整流滤波电源转换有四种方式:AC AC Transformer 变压器AC DC Adater 正相器DC DC Converter 转换器DC AC Inverter 反相器所谓的Switching Pouer Supplier (切换式电源供应器)，即将交流电源经以上步骤后，提供多组直流电源24V、12V、9V、5V输出之产品。一般在ACDC转换过程中，常使用Common Choke及Power Choke等传统式电感，其CORE尺寸及线径均较大。由于AC DC输出，然已是直流，但多少都含有其它涟波及楷波，尤其是开辟在ON OFF瞬间更为明显，因此为了保护及延长精密电子(IC)的寿命，均会在电源供应端，增加Power Choke或PLC组合滤波电路来解决此问题，滤波电路主要由电阻、电容、电感组成，常见有RC、LC、RLC、型几种方式。RCLCRLC型CCCCCLLRLR所谓BandPass为带通滤波器，有Hibandpass及Lowband-Pass(高通滤波及低通滤波)二种，高通滤波器，故顾名思义为允许较高的频率通过，而滤除较低频率部份，而低通则相反，此方式常应用于通讯及通信类产品上。一般通讯或通信的Signal(信号)Line，常带有Noise成份，故在处理方面除了有以上方式，最简单即加上Chip Bead。Chip Bead在使用上除尺寸大小外，最重要的是阻抗Z大小的选择，目前市场上所标示的Z值，均在100MHZ测试。其重点为需先知道Noise点分怖的频率范围，然后选择该范围Z值较高的Bead. Z愈高，滤除噪声效果愈好，但工作频宽相对较窄(如图一)若噪声分怖范围较广，则需使用Z较低，但有较宽工作范围之Bead(如图二)另在连接Port上，有排beads (array)可使用，即数颗bead组合而成。Power Choke(Dip 或 SMD)广泛应用于DCDC Converter 电路上，无论是开压(Step up)或降压(Step down)，依其电流大小而选择适合的尺寸。u 目前携带式电子产品(Note book . PDA. DSC)其使用的电池(Ni-H 镍氢) 为直流电，但通常亦会在电源输入端后，加上choke，确保电源稳定。u 在Desk-top PC . Note-book 及IPC上，较常使用的电感，以大电流的环形线圈(DIP)，扁平线电感(SMD)及信号处理的Chip bead / Inductor 为主，在环形线圈又以Iron 1.0uH、1.5 uH、3.0 uH较常使用规格。u 在CATV及Radio产品上，