电感基本知识培训.ppt

1、电感基本知识培训,一.电感的定义、特性及应用 1.什么是电感？ 2.Inductance 电感(电感值); 3.标准的电感值公差表示; 4.电感的一般作用; 5.电感测量注意事项. 二.材质(CORE)介绍 三.各类电感简介 四.电感器常用语表,一 . 电感的定义及特性: 1.什么是电感？ 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”。,2、Inductance 电感(电感值) 一电路之特性,能抑制流经之电流的改变,此电感值会受铁芯材质、铁芯之形状及尺寸、绕线的圈数及线圈的形状所影响.电感的标准单位为亨利(Henry),用字母H表示,电感的符号用L表示

2、. 2.1.相关公式: L=ALN 说明: AL:电感系数(nH/N ) N : 绕线圈数(Ts) L: 电感(H) 2.2. 单位换算: 1H(Henry) =1000mH (Millihenry) =1000000uH (Microhenry) =1000000000nH (Nanohenry),2,2,3. 标准的电感值公差通常用字母来表示(如下): 4.电感的一般作用: 扼流,匹配,储能,变压,滤波,谐振 5. 电感测量注意事项: 电感数值是衡量产品的重要的特性的电气参数,电感的测试条件应和变压器或电感器的工作条件相一致,由于变压器铁芯磁化曲线的非线性,当频率、交流电压、直流磁化电流变

3、化时,铁芯的有效导磁率也随着变化,从而引起电感的变化.测试电感时必须具备以下条件: a:测试频率; b:变压器或电感器两端交流电压; c:直流磁化电流(当有进直流磁化时). 因测试的电阻的数值的大小不同,测试的方法分为两种,当产品的电阻数值大于1K时测试的方法采用并联测试,而产品的电阻小于1K采用串联测试.,二. 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) (Maganetic) 铝铁 软磁 非晶质材 锰锌 (Mn-Zn) 镍锌 (Ni-Zn) 铁氧磁体 (Ferrite) 镁锌 铜锌 硅钢、IRON 、锰锌及镍锌为较普

4、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: 为压粉铁芯，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),由于本体导电，故最终仍需涂装(Coating)绝缘，但其电气特性、外观、尺寸及涂装颜色。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、 18材及08材。 52材: 本体先涂装绿色后，再单边涂装蓝色 26材: 本体先

5、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 08材: 本体先涂装黄色后，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，随着工艺和产品结构的不断改进,部分产品可以承受30A以上的电流,甚至更大。 承受电流能力为: 08材18材52材26材 价格为: 08材18材52材26材,目前市场压粉铁芯除IRON外，另有MPP等，其承受电流能力及温度特性均较IRON佳。 但由于价格昂贵（价格: MPPIRON，两者相差5倍左右。 ），除非在不得己情况下使用，否则一般均以IRON设计。 外观颜色: MPP: 白色、蓝色、灰色。,Mn-Zi，Ni-Zi: 锰

6、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900 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 漆包线而与CORE导通，造成短路。 镍锌本身不会导电，所以不需要涂装（有时为了不刮伤漆包线也会涂 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COR

7、E上。 i为导磁率，即导引磁力线束之能力或效率，不同材质的CORE其i皆 不同。,锰锌的导磁率最高(i=100020000)，其次为镍锌（i=201800），最低为IRON( i=200以下)。 CORE本身有一特性，即材质导磁率(i)愈高，则工作频率范围(即频宽)愈小。 锰锌工作频率在400KHZ(赫兹)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i较低，故可以使用于更高的频率范围，可达MHZ以上。 在工作电流大小而言(即耐流特性)，以IRON最高，锰锌次之，而镍锌较低。 价格方面(同一尺寸、形状下)锰锌镍锌IRON 故在实际的应用电路上，如何选择适当的材质(即工作在C

8、ORE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。,三.各类电感简介 1:工字型电感 挡板(边)有效加强储能能力,改变EMI方向和大小,亦可降低RDC. 它亦可说是讯号通讯电感跟POWER电感的一种结合. 贴片式的工字型电感主要用于几百kHz至一两个MHz的较小型电源切换, 如数码相机的LED升压,ADSL等等的较低频部份的讯号处理或POWER用途. 它的Q值有2050左右,做为讯号处理颇为适合. RDC低,作为POWER也是十分好用.当然,很大颗的工字型电感,那肯定是POWER用途. 工字型电感最大的缺点,仍是开磁路,有EMI的问题, 2:色环电感 色环

9、电感是最简单的棒(工字)形电感的加工,主要是用作讯号处理; 本身跟棒(工字)形电感的特性没有很大的差别,只是在本体表面用环氧树脂涂装,和加上一些颜色方便分辨感值; 因单价十分便宜,现时比较不注重体积,以及仍可用插件的电子产品,使用色环电感仍然很多; 因为是插件式,而且太传统了,被时代淘汰是时间早晚的事.,3:空芯电感 空心电感主要是讯号处理用途,用作共振,接收,发射.等等. 空气可应用在甚高频的产品,故此很多要求不太高的产品仍在使用. 因为空气不是固定线圈的最佳材料,故此,在要求越来越严格的产品趋势上,发展有限! 4:环形线圈电感 环形线圈电感,是电感理论中很理想的形状, 闭磁路,很少EMI的

10、问题,充分利用磁路,容易计算, 几乎理论上的好处,全归环形线圈电感, 可是,有一个最大的缺点,就是不好绕线,制程多用人工处理. 但用机器的话,环形绕线的竞争力,仍有待做机械和电子控制的工程师来提升. 环形线圈电感虽然是电感中很理想的形状,但因为主要是人工绕线, 作为讯号处理,因为要求较高,所以比较少用. 但很小很小的环形线圈电感,却仍是用量十分大. 主要是用在高频,高感的通讯产品上. 环形线圈电感最大量的,是用铁粉芯作材料,跟树脂等混在一起， 使得Air gap均匀分布在铁粉芯内部, 做电感的,有一定的敏感度,当我们看到Air gap二字,就知道是用在power上. 因此,铁粉芯环形线圈电感,

11、是power电感最常用的一种. IDC可以达到10多安培. 铁粉芯环形线圈电感的优点是环形,但缺点亦是环形. 使用者最喜欢的形状是方形,因此, 环形线圈电感并不是最具优势.,5：绕线片式陶瓷电感 电感采用陶瓷材料制成，为绕线结构，具有高Q值、高自谐频率、高精度的特点。端头镀金（也有镀锡），具有良好的焊接性能. 通讯设备的高频线路,移动电话（如GSM/CDMA/PDC等制式）,蓝牙，无线网卡都有使用 6:贴片叠层高频电感 贴片叠层高频电感,其实就是空心电感.特性完全相同,不过因为容易固定,可以小型化.贴 片叠层高频电感跟空心电感比较：因为空气不是好的固定物,但空气的相对导磁率是一, 在高频很好用

12、, 事实,世间绝大部份的物质,对导磁率都是一,最便宜的就是石头,贴片叠 层高频电感的材质就是石头(石头就是硅).三氧化二铝等等的材质,也是一样的用意 我们不单不希望贴片叠层高频电感的材质有特性,我们希望它完全没有特性更佳.使得贴 片叠层高频电感特性完全像空心线 圈,而且因为能固定,所以变异很小很小,在制程上, 更 可以尽量小型化. 相同的阻抗,频率越高,代表电感值可以越小, 现时通讯产品的频率就是越来越高, 这代表, 感值需求越来越小. 感值越小,代表我们可以做得更小颗,更不用高导磁率的磁性材料,用 空气,用石头就可以了. 所以,贴片叠层高频电感的使用量一定会越来越大, 贴片叠层高频电感跟贴片

13、绕线式高频电感的比较： 贴片叠层高频电感的Q值不够高,是 最大的缺点, 另外,因为高频产品的变异要求十分严格,所以,材质对温度的变化,也是台湾和中国大陆生产的贴片叠层高频电感,尚无法跟日系强烈对抗的重要原因! 最后,因为感值会越来越小,精准度要求越来越高, 贴片叠层高频电感会取代贴片绕线式 高频电感,：塑封电感 电感采用铁氧体材料制成，为绕线结构，表面贴装产品，具有优良的焊接、低直流电阻和高额定电流的性能，适用于大电流线路。磁芯外封装塑料壳，有较好的耐热性和防震抗压功能。 应用于数码照相机、硬盘驱动器、液晶显示器、 汽车电子等小型化电子设备,:磁棒电感 磁棒电感是空心电感的加强. 电感值跟导磁率成正比, 装磁性材料进空心线圈,电感值,Q值等等都会大为增加. 磁棒电感是最简单,最基本的电感, 30年到100年前,电感有什么应用,它就有什么应用. :SMD贴片功率电感 SMD贴片功率电感最主要是强调储能能力,以及LOSS要少. 表面安装型，具高饱和磁通密度，适用于大电流工作；编带包装，便 于自动贴片作业；机械强度、耐热性优良，能承受回流焊时的温度变 化与外力作用；具有小型化、高储能、低阻值等特点，是运用于 PDA、DC/DC转换器、笔记本电脑、耐大电流产品上的理想电感器。 用途：广泛用于汽车音响、卫星接收机、录影机、液晶电视