电感的种类及其作用

1. 电感的概述

电感是一个线圈，以磁场的形式存储能量。电感由电线，环线或线圈组成。电感具有阻碍电路中电流变化的特性，线圈抵抗电流变化的能力是该线圈的一种特性，称为电感。在电子电路中使用的电感非常多，有空芯的，有铁芯，有磁粉芯的，有用在电源上的，有用在射频上的等等。下面图片显示了常见的几种不同电感的类型。

不同的电感在电路中使用的符号也不一样，如下图所示。

2. 空心电感

空心电感在学校实验室用的比较多，在制作的时候也比较方便，使用漆包线在中性笔的笔杆上就可以绕制出电感，由于线圈内部只有空气，因此称为空心电感，如下图所示。

当然，厂家在生产电感时肯定不能使用笔杆，一般会使用圆形的塑料或者陶瓷模具来加工电感。由于空心电感内部使用非磁性的材料，因此具有非常低的温度系数，在操作温度范围中电感值非常稳定。然而由于以非导磁材料为介质，电感量非常低，而且不存在磁芯损耗，在需要非常低电感的射频应用中，使用空心电感。

空心电感有比较明显的优势，不需要磁芯，只要有线圈就能绕制，因此在调试单板或者参加电子设计竞赛的时候，空心电感反而是使用比较广的一种电感。

3. 铁芯电感

铁芯电感故名思议，就是在线圈内部使用实心或者叠层铁芯，将铁芯放入线圈中可以明显增大电感量。因此，在需要高电感的场合，比如电源的滤波电路中，就经常使用铁芯电感。

使用铁芯电感在增加电感的同时，在高频下也会带来磁芯损耗，为了避免磁滞和涡流损耗，一般不会使用整块磁铁，而是将同样厚度的薄片铁芯进行层压，每个薄片之间彼此绝缘，这样来降低磁芯损耗。在变压器里面使用比较多。

4.铁氧体电感

铁氧体电感即线圈缠绕在铁氧体这样的强铁磁性物质的磁芯上。铁氧体一种硬质物质，由嵌入绝缘粘合剂的铁粉末的细颗粒组成。铁氧体是一种多物质合成的晶体结构。

铁氧体电感常见的电感值在几微亨~几毫亨的范围，在高频电路中使用较多。一般高频电感所用的铁氧体铁芯是含有镍锌（NiZn）或锰锌（MnZn）之铁氧体化合物，属于矫顽磁力（coercivity）低的软磁类铁磁材料。矫顽力较低代表抵抗退磁能力较低，也意味着磁滞损失较小。因此，铁氧体磁芯在射频电路，电源电路和滤波电路中使用较广泛。

锰锌及镍锌铁氧体具有较高的相对磁导率（relative permeability; μr），分别为约1500~15000及100~1000，较高的导磁特性使得铁芯在一定体积下具有非常可观的电感量。但是这种材料的电感存在饱和电流的问题。

铁氧体电感的饱和电流比较低，当电流超过饱和电流时，磁导率会快速下降，此时的电感量也会迅速降低。因此，在较大功率电路中使用的铁氧体电感，一般会在主磁路预留一定的气隙，可降低磁导率、避免铁氧体饱和及储存较多能量。含有气隙时的等效相对磁导率约可在20-200之间。如下图所示，电感中提前预留的气隙。

由于材料本身的高电阻率可降低涡电流（eddy current）造成的损耗，因此在高频时损失较低，较适用于高频变压器、EMI滤波电感及电源转换器的储能电感。以操作频率而言镍锌铁氧体适合用在（>1 MHz），而锰锌铁氧体适用于较低的频段（<2 MHz）。

5.可变电感

可变电感是类似可变的电阻一样，通过触点和不同长度的线圈接触来改变电感的大小，电感的匝数变化和电感量的变化成正比。‘’

很显然这种电感在移动时变化比较快，误差也比较大，因此常见的使用是在对电感量变化要求不那么高的场合。和滑动变阻器基本一样。

6. 铁粉芯电感

铁粉芯电感即线圈中间的材料为铁粉芯，铁粉芯是比较常见的软磁材料，是由纯净的铁粉以及环氧树脂或酚醛树脂在高压条件下压合而成。如下图所示。铁粉芯因为内部存在空气气隙，饱和曲线相对缓和，磁导率也不是那么高，因此温度的稳定性较好。

常见的铁粉芯有铁镍钼合金（MPP）、铁硅铝合金（Sendust）、铁镍合金（high flux）及铁粉芯（iron powder）等。因所含成分不同，其特性及价格也有所不同，因而影响电感器的选择。

A. 铁镍钼合金（MPP）

铁镍钼合金简称MPP，是molypermalloy powder的缩写，相对磁导率约14~500，饱和磁通密度约7500高斯（Gauss），比铁氧体的饱和磁通密度（约4000~5000高斯）高出许多。MPP具有最小的铁损，在粉末铁芯中，温度稳定性最好。当外加直流电流达饱和电流ISAT时，电感值缓慢降低，不会急剧衰减。MPP的性能较佳，但成本较高，通常作为电源转换器之功率电感及EMI滤波之用。

B. 铁硅铝合金 （Sendust）

铁硅铝合金铁芯是由铁、硅、及铝组成之合金铁芯，相对磁导率约26~125。铁损介于铁粉芯与MPP及铁镍合金之间。饱和磁通密度比MPP高，约10500高斯。温度稳定性及饱和电流特性比MPP及铁镍合金稍微逊色，但较铁粉芯及铁氧体铁芯为佳，相对成本较MPP及铁镍合金便宜。多应用于EMI滤波、功因修正（PFC）电路及开关电源转换器之功率电感。

C. 铁镍合金（high flux）

铁镍合金铁芯是由铁及镍组合而成，相对磁导率约14~200，铁损及温度稳定性均介于MPP及铁硅铝合金之间。铁镍合金铁芯的饱和磁通密度最高，约15000高斯，且可耐受直流偏置电流较高，其直流偏置特性也较好。应用范围有功因修正、储能电感、滤波电感、返驰式转换器之高频变压器等。

D. 铁粉芯（iron powder）

铁粉芯是由颗粒非常小、彼此间绝缘的高纯度铁粉颗粒制成，制作过程使其具有分布式的气隙。常见的铁粉芯之形状除了环型外，尚有E型及冲压式。铁粉芯之相对磁导率约10~75，约15000高斯之高饱和磁通密度。在粉末铁芯中，铁粉芯的铁损最高，但成本最低。

在实际电路使用中，铁硅铝合金的特性在各方面均不错，相对成本低，具有高性价比，因此常被用于EMI滤波电感。

几种常见电感的特性对比如下：

 

磁环种类	特点
	电流叠加性能好 低铁损负温度系数

 

 

	高频噪声有很好的屏蔽作用

 

 

	优良高频率阻抗特性 磁滞伸缩系数小 噪音低

 

 

	漏磁少 噪声低 对高电流有抑制能力 防电磁干扰，稳定性好
	高频下损耗低 能承受大电流

 

编辑：黄飞