单片机外围电路之三《电感》

zhaojun_xf

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电感作为一种能够改变电流的特殊器件，在数字电路中应用相对比较少，一般都应用在与电源相关的部分。

1. 概念

        电感（inductance of an ideal inductor）是闭合回路的一种属性。当线圈通过电流后，在线圈中形成磁场感应，感应磁场又会产生感应电流来抵制通过线圈中的电流。这种电流与线圈的相互作用关系称为电的感抗，也就是电感，单位是“亨利（H）”。

        电感是闭合回路的一种属性，即当通过闭合回路的电流改变时，会出现电动势来抵抗电流的改变。这种电感称为自感（self-inductance），是闭合回路自己本身的属性。假设一个闭合回路的电流改变，由于感应作用而产生电动势于另外一个闭合回路，这种电感称为互感（mutual inductance）。

自感

当线圈中有电流通过时，线圈的周围就会产生磁场。当线圈中电流发生变化时，其周围的磁场也产生相应的变化，此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势（感生电动势）（电动势用以表示有源元件理想电源的端电压），这就是自感。


互感

两个电感线圈相互靠近时，一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈，这种影响就是互感。互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合的程度，利用此原理制成的元件叫做互感器。

电感符号：L

电感单位：亨（H）、毫亨（mH）、微亨（μH），换算关系为：1H=10^3mH=10^6μH=10^9nH。

换算：数值X10的n次方 　如103 即为10X10的三次方nh 为10uh

除此外还有一般电感和精密电感之分

一般电感：误差值为20%，用M表示；误差值为10%，用K表示。

精密电感：误差值为5%，用J表示；误差值为1%，用F表示。

如：100M，即为10μH，误差20%。

[ 本帖最后由 zhaojun_xf 于 2013-6-24 06:33 编辑 ]

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2. 电感应用

       电感是用绝缘导线(例如漆包线,沙包线等)绕制而成的电磁感应元件。属于常用元件。

       电感的作用:通直流阻交流这是简单的说法，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.

       调谐与选频电感的作用：电感线圈与电容器并联可组成LC调谐电路。即电路的固有振荡频率f0与非交流信号的频率f相等，则回路的感抗与容抗也相等，于是电磁能量就在电感、电容之间来回振荡，这就是LC回路的谐振现象。谐振时由于电路的感抗与容抗等值又反向，因此回路总电流的感抗最小，电流量最大（指f=f0的交流信号），所以LC谐振电路具有选择频率的作用，能将某一频率f的交流信号选择出来。

       磁环电感的作用：磁环与连接电缆构成一个电感器(电缆中的导线在磁环上绕几圈作为电感线圈)，它是电子电路中常用的抗干扰元件，对于高频噪声有很好的屏蔽作用，故被称为吸收磁环，由于通常使用铁氧体材料制成，所以又称铁氧体磁环(简称磁环)。在图中，上面为一体式磁环，下面为带安装夹的磁环。磁环在不同的频率下有不同的阻抗特牲。一般在低频时阻抗很小，当信号频率升高后磁环的阻抗急剧变大。可见电感的作用如此之大，大家都知道，信号频率越高，越容易辐射出去，而一般的信号线都是没有屏蔽层的，这些信号线就成了很好的天线，接收周围环境中各种杂乱的高频信号，而这些信号叠加在原来传输的信号上，甚至会改变原来传输的有用信号，严重干扰电子设备的正常工作，因此降低电子设备的电磁干扰(EM)已经是必须考虑的问题。在磁环作用下，即使正常有用的信号顺利地通过，又能很好地抑制高频于扰信号，而且成本低廉。

       电感的作用还有筛选信号、过滤噪声、稳定电流及抑制电磁波干扰等重要的作用。

电感的主要参数有电感量、允许偏差、品质因数、分布电容及额定电流等。

电感量
电感量也称自感系数，是表示电感器产生自感应能力的一个物理量。

电感器电感量的大小，主要取决于线圈的圈数（匝数）、绕制方式、有无磁心及磁心的材料等等。通常，线圈圈数越多、绕制的线圈越密集，电感量就越大。有磁心的线圈比无磁心的线圈电感量大；磁心导磁率越大的线圈，电感量也越大。
电感量的基本单位是亨利（简称亨），用字母“H”表示。常用的单位还有毫亨（mH）和微亨（μH），它们之间的关系是：
1H=1000mH
1mH=1000μH

允许偏差
允许偏差是指电感器上标称的电感量与实际电感的允许误差值。
一般用于振荡或滤波等电路中的电感器要求精度较高，允许偏差为±0.2%~±0.5%；而用于耦合、高频阻流等线圈的精度要求不高；允许偏差为±10%~15%。

品质因数
品质因数也称Q值或优值，是衡量电感器质量的主要参数。

它是指电感器在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。电感器的Q值越高，其损耗越小，效率越高。
电感器品质因数的高低与线圈导线的直流电阻、线圈骨架的介质损耗及铁心、屏蔽罩等引起的损耗等有关。

分布电容
分布电容是指线圈的匝与匝之间，线圈与磁心之间，线圈与地之间，线圈与金属之间都存在的电容。电感器的分布电容越小，其稳定性越好。分布电容能使等效耗能电阻变大，品质因数变大。减少分布电容常用丝包线或多股漆包线，有时也用蜂窝式绕线法等。

额定电流
额定电流是指电感器在允许的工作环境下能承受的最大电流值。若工作电流超过额定电流，则电感器就 会因发热而使性能参数发生改变，甚至还会因过流而烧毁。

[ 本帖最后由 zhaojun_xf 于 2013-6-24 06:36 编辑 ]

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3. 储能电感

       在开关电源中，由于在开关过程中输出电流是不能间断的，所以需要一个能够在这个时候释放能量的器件，这就是储能电感。这个电感一直伴随着各种开关电源。几乎所有的开关电源都必须伴随着这样一个电感的存在。

       例如，在单片机系统中最常使用的开关电源LM2576电源电路中

       所有的开关调节器都有两种基本的工作方式：即连续型和非连续型，两者之间的区别主要在于流过电感的电流不同，即电感电流若是连续的则称为连续型；若电感电流在一个开关周期内降到零则为非连续型。每一种工作模式都可以影响开关调节器的性能和要求。当负载电流较小时，在设计中可采用非连续模式。LM2576 既适用于连续型也适用于非连续型。通常情况下，连续型工作模式具有好的工作特性且能提供较大的输出功率、较小的峰峰值电流和较小的纹波电压。一般应用时可根据下面公式进行电感的选择：（电压单位：V 电流单位：A）

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4. 隔离电感

        使用电感对电源电路隔离也是比较常用的方法，在很多时候，我们需要把几个电源相互隔离以防其相互干扰，这时候最常使用的器件就是电感（有时会使用0Ω电阻代替）。

          上图是一个单片机最小系统的一部分原理图，在图中我们可以看到。为了把单片机的数字地和模拟地进行隔离，使用了一个10uH的电感，以保证这两个电源的相对独立。

zhaojun_xf

回帖的人太少了，自己顶起来。

柠檬酸钠

顶楼主!
个人最关心的就是电感的材料了~

allan0508

真心非常感谢楼主

readwrite

学习了，辛苦

a474696060

系列帖之电感，MARK

董自祝

顶起来！！！！