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1. 电感本质特性

电感的等效模型如下图：一个电感串联一电阻再与电容并联，正是感值、直流电阻和寄生电容的体现。

• 电感量 (L)

• 表示电感的自感能力，单位亨利 (H)。

• 决定因素：线圈圈数、绕制密度、磁芯类型及其磁导率。

• 基本物理特性，与电流大小无关。

• 感抗 (XL)

• 电感对交流电流的阻碍作用，单位欧姆 (Ω)。

• 公式：XL=2πfLXL = 2pi f LXL=2πfL （与频率和电感量成正比）。

• 分布电容

• 线圈间及与周围结构间的寄生电容，会降低Q值并影响稳定性。

• 可通过分段绕法减小分布电容。

  
  

2. 电感性能指标

• 品质因数 (Q)

  Q值描述了回路的储能与它耗能的比值。因为通频带带宽BW与品质因数Q之积为回路的谐振 频率WO ，即WO =BW·Q，所以在谐振应用场景，Q值与通频带的宽窄是矛盾的。Q值并非越高越好，还 要看通频带带宽的要求。Q值越大，谐振的通频带就越窄，即包含的频率范围更窄。如果需要较宽的通频带，Q值需要尽量小。

• 反映线圈的效率：

  

• 受直流电阻、趋肤效应、骨架材料等因素影响，通常为几十到几百。

• 提升方法：使用多股线或优化磁芯。

  
  

  
  

• 自谐振频率 (SRF)

• 电感与其分布电容形成谐振回路的频率。

• 在SRF前，电感表现为感性；在SRF后，阻抗随频率增大而减小。

• SRF是选择电感器时的重要参数，影响其高频性能。

• 允许误差

• 电感量的实际值与标称值的偏差，通常为±0.2%~±15%，精度要求因应用而异。

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3. 电流相关参数

• 热电流（Irms）

• 又称额定电流，指电感能连续通过的最大直流电流。

• 决定因素：绕线直流电阻和散热性能。

• 饱和电流 (Isat)

• 电流使电感值下降10%-20%时的电流值，常见于铁氧体和铁粉芯电感。

• 空芯电感无饱和电流现象。

• 直流电阻 (DCR)

• 电感的直流电阻，直接影响发热损耗，越小越好。

• 减小DCR通常与尺寸小型化矛盾。

  
  

4. 铁芯及其结构特性

• 铁芯损失 (Core Loss)

• 包括涡流损耗和磁滞损耗，与频率、电流摆幅及材料电阻率相关。

• 铁氧体适用于10MHz以下，铁粉芯则适用于1MHz以下。

• 铁芯改进方向：支持更高频率的材料。

• 封装结构 (Shield Structure)

• 包括非遮蔽式、半遮蔽式及全遮蔽式等。

• 非遮蔽式漏磁最严重；冲压式电感漏磁最小，磁屏蔽效果最好。

• 居里温度

• 铁芯在超过此温度后失去磁性，应在设计时留有余量。

• 居里温度（Curie Temperature）得名于法国著名的物理学家 皮埃尔·居里（Pierre Curie）。以下是背景和命名的原因：

• 1. 居里温度的发现与研究

• 皮埃尔·居里在19世纪末研究了磁性材料的特性，特别是随着温度变化，铁磁性材料的磁性消失的现象。

• 他发现，当温度升高到某一特定点时，材料从具有铁磁性转变为顺磁性，这个临界点就是我们今天所称的“居里温度”。

• 皮埃尔·居里的研究奠定了现代磁学的基础，他还通过实验总结了关于磁化率和温度的数学关系（即 居里定律）。

• 粉末铁芯的居里温度一般较低，但具有良好的温度分布性能。

• 铁氧体磁芯的居里温度通常在150°C到300°C之间，适合大多数电子设备。

  
  

• 保证电感的工作温度远低于磁芯的居里温度，以避免性能急剧下降。

• 高居里温度的材料（如镍锌铁氧体）适合高温环境。

• 低居里温度材料（如锰锌铁氧体）适合低频和温度相对稳定的场合。

• 居里温度附近，磁性材料的性能非常不稳定，电感的可靠性和使用寿命可能受到影响。

• 铁磁性材料在居里温度以下表现出更好的饱和特性，温度升高至居里点后，饱和磁通密度（B_sat）大幅下降。

• 居里温度以上，磁芯损耗会显著增加，降低转换效率并产生更多热量。

• 居里温度以下，磁芯的磁导率较高，电感的电感量（L值）能保持稳定。

• 居里温度以上，磁导率迅速下降，导致电感量减小甚至难以维持正常功能。

• a、 什么是居里温度？

• 居里温度是指铁磁性材料在升温过程中，磁性完全丧失的临界温度。在此温度下，材料从铁磁态转变为顺磁态，磁导率（μ）显著下降，进而影响电感的性能。

• 铁磁态： 居里温度以下，材料中的磁畴排列规则，表现出较强的磁性。

• 顺磁态： 居里温度以上，磁畴的有序性被热扰动打破，磁性消失。

• b、居里温度对电感性能的影响

• 磁导率下降：

• 磁芯损耗增大：

• 电感饱和特性变差：

• 热稳定性降低：

• c、实际电感设计中的考虑

• 在电感的选型和设计中，必须考虑居里温度对电感性能的限制：

• 材料选择：

• 温升设计：

• 磁芯类型：

5. 特殊参数

• 阻抗频率特性

• 理想电感阻抗随频率增加而增大，实际电感因寄生效应表现复杂。

• 设计时需确保工作频率远低于转折频率。

• 耦合与EMI问题

• 多路转换器中相邻电感可能耦合，导致EMI干扰。

• 解决方法：优化电感排布及极性标注。

  
  

  
  

6. 测试与使用

• 测试频率

• 用于测量L或Q值的频率。常见范围从1kHz到50MHz。

• 应与实际应用频率匹配。

• 应用建议

• 不同应用需关注不同性能指标，例如滤波器关注Q值和误差，功率电感关注饱和电流和DCR。

  
  

通过以上分类，可快速定位电感参数的应用场景和设计优化方向。例如：在高频应用中，应优先考虑SRF、铁芯损失和Q值；而在低频功率应用中，则应关注DCR和饱和电流。

关键词： 电感