电感的基础知识

大家好，从今日起我新建了一个电子类专栏，该专栏将逐个介绍电路设计过程中经常用到的元器件，力求以最简洁的文字描述，让大家快速的掌握元器件的使用方法，并学会如何设计硬件电路、如何设计电子产品，专栏持久更新。

前文《电子入门03：电容的基本知识和用法》讲解了如下与电容相关的内容：

1. 电容的含义相关的基础知识；
2. 电容的分类相关的基础知识；
3. 电容的作用及使用方法知识；

在这一章节中将为大家介绍电感的相关基础知识和使用注意事项。大家将在本章节中学习到如下基础内容：

1. 电感的含义相关的基础知识；
2. 电感的分类相关的基础知识；
3. 电感的典型电路及使用方法；

1.电感的含义相关的基础知识

电感的全称实为电感器，是一种将电能转化为磁能并能存储的器件。电感在特性上与电容存在一定的类似之处，但是电感相关的内容和使用却更为复杂，因为电感涉及到电磁学相关的内容。而且可以衍生出比较多的应用，如变压器、线圈(继电器、接触器)等。电感的具体表现形式是一个线圈或者是在铁芯上缠绕的线圈，平时所常用的电感的实物图如图1所示。

1-常见电感实物图

电感的单位是亨利，简称亨，用H来表示，通法拉F一样，亨利H是一个非常大的单位，平时比较常用的单位有毫亨mH和微亨μH，他们之间的换算关系如下所示：

**1H=10^3mH=10^6μH**

从前文的叙述可知，电容具有隔直流通交流、通高频阻低频的作用，而电感正好相反，具有通直流阻交流、通低频阻高频的作用。这个在第三部分会给大家解释。

电感在使用过程中比较重要的几个参数有：

1)电感量： 表示电感量的大小，也叫自感系数，如68μH；

2)电感误差： 实际电感量与标称电感量之间的误差，如10%；

3)额定电流： 正常工作条件下，电感所能承受的最大电流；

2.电感的分类相关的基础知识

使用过电感的朋友应该会认识到，电感的种类太多了，从外形到封装，从工艺到作用，各式各样的都有，

2-各种样式的电感

从工艺上分类，可以分为绕线电感、层叠电感、薄膜电感、一体成型电感等，这些大家了解一下就可以，重点和大家分享一下差模电感和共模电感相关的内容。

差模电感

差模电感就是我们所说的普通意义上的电感，具有两个引脚，起到滤波、振荡、相位延迟、选频等功能。差模电感是共模电感的实物图如下图所示。

3-差模电感和共模电感实物图

共模电感

共模电感又叫共模扼流圈，通常具有四个引脚，两个线圈缠绕在用一个铁芯上，具有抑制噪声、滤除干扰、EMI滤波等作用，多用在电源输入端。

4-差模/共模电感典型应用

3.电感的典型电路及使用方法

电感具有通直流阻交流、通低频阻高频的作用，在直流和交流中的应用不一样。

通直流阻交流

由于电感就是一条线圈，在直流电路中呈现阻性负载特性，其电阻值非常小，如果直接串在电源回路中可能引起电源短路导致电流过大把电感烧坏。

通低频阻高频

而在交流电路中，电感会阻碍电流的变化，电感的感抗计算公式如下所示：

XL= 2πfL

从公式中可以看出，电源频率越大电感的感抗越大，电源频率越低电感的感抗越小。

电感在BUCK电路中的应用

Buck是常用的降压拓扑结构，主要由MOS开关、电感、电容和二极管构成，DC/DC类电源芯片的外围电路与之类似，其电路如下所示。

5-Buck电路

在MOS管导通时 ，电流流过电感给负载供电，由于此时二极管负极的电位高于二极管正极，所以二极管不导通。电源正、电感、负载、电源地构成回路，如图中的红色箭头所示，电容起到滤波作用。

在MOS管关断时 ，由于电感要阻碍电流的变化，会感应出反向的感应电动势，此时二极管正极电位高于负极电位，电感的储能向负载供电，电感、负载、二极管构成回路，如图中的蓝色箭头所示，电容起到滤波作用。

继电器线圈相关电路的设计

单片机驱动小功率继电器的电路大家都会设计，需要在线圈上反向并联一个续流二极管，对三极管起到保护作用，这么做的原因也是由线圈作为感性负载所引起的。

6-继电器驱动电路

线圈得电后，其电流的流向如图中的红色箭头所示。当线圈失电后，由于线圈会阻碍电流的减小，会在线圈两端感应出反向电动势，该感应电动势上负下正，导致三极管集电极和发射极之间的电压增大可能会把三极管烧坏。加了一个二极管后，线圈和二极管构成泄放回路，从而保证了驱动三极管的安全。

焦耳小偷电路

焦耳小偷电路其实是一个振荡升压电路，也会涉及到电感，这个电路中会用到两个电感，其典型的电路图如下图所示。

7-焦耳小偷电路

在刚开始上电的时候电感储能，所以三极管的基极会有电流流过，导致三极管导通，所以电感L28也在储能。当L27储能完成后会形成磁场阻碍电流使三极管断开，这时电池电压和电感中所处的能量叠加给LED供电。当电感L27储能释放的差不多时，又开始有电流流过基极使得三极管导通，三极管就这样一直处于导通-截止的工作状态，从而实现对电池电量的完全压榨。这个电路经常用在小孩玩具上。

需要注意的时，焦耳小偷电路中的两个电感要反向连接。

相信通过以上内容大家对电感有了一定的认识，如果由疑问的地方欢迎留言讨论，或者私信我。在下一章节中，您将学习到有关二极管的相关知识。

电子入门第一课：电阻的分类

电子入门第二课：电阻的作用

电子入门第三课：电容的作用