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如何测量贴片电感的电感值及判断好坏?

贴片电感是用绝缘导线绕制而成的电磁感应元件。属于常用的电感元件。

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测量贴片电感的电感值及判断好坏主要依赖专业仪表和一些基本的测试方法。以下是详细的步骤和技巧:

一、测量贴片电感的电感值(L值)

  1. 最准确、首选的方法:使用LCR表/电桥

    • 原理: 这类仪表专门设计用于精确测量电感(L)、电容(C)、电阻(R)及其相关的参数(如Q值、D值)。
    • 步骤:
      • 拆焊(推荐): 为了获得最准确的结果,强烈建议将电感从电路板上拆焊下来。电路板上的其他元件(尤其是电容和半导体)可能会对测量造成严重干扰。
      • 开启仪表并选择L档: 将仪表电源打开,选择电感(L)测量功能。
      • 设置合适频率: 电感值通常会随测试频率变化。选择一个接近电感实际工作频率的测试点(常用频率有1kHz, 10kHz, 100kHz, 1MHz等)。如果不知道工作频率,可选择常用频点如1kHz或100kHz进行初步测量。
      • 设置合适测试电平: 选择与被测电感预期工作电流相近的测试电压/电流(如果仪表支持)。对于小型贴片电感,中等电平通常足够。
      • 选择合适等效电路模型: 大多数LCR表支持串联等效模型或并联等效模型。对于低阻值电感(如电源滤波用的功率电感),通常选择串联模型(Ls-Rs)。对于高阻值电感(如射频空芯电感),有时并联模型(Lp-Rp)更合适。 查看仪表手册或尝试不同模型对比。
      • 短路表笔校准: 在测量前,执行“开路”和“短路”校准,以消除表笔和夹具的分布电容和引线电阻/电感影响(对于精确测量非常关键)。
      • 测量: 用表笔或专用SMD夹具夹持住贴片电感的两个焊盘,确保接触良好。等待读数稳定,记录电感值(L)和其串联电阻值(Rs)或Q/D值。注意单位(通常为μH或nH)。
      • 解读: 将测量值与电感的标称值或规格书值进行比较。允许有一定的公差范围(常见±10%, ±20%等)。
  2. 有条件替代方法:使用带电感功能的万用表

    • 原理: 部分高端数字万用表(DMM)带有基本的电感测量功能。
    • 步骤:
      • 拆焊(依然推荐)。
      • 将万用表旋钮或按钮切换到电感(L)档位(可能标识为 mH 或 H)。
      • 将表笔接触电感焊盘进行测量。
    • 限制: 精度、量程和频率选择远不如专业的LCR表。测量结果通常只能作为粗略参考,尤其是在不指定测试频率和电平的情况下。对于低电感值(nH级)或高精度要求,不建议依赖此方法。
  3. 特殊方法:使用电桥电路(不常用)

    • 构造一个交流电桥(如麦克斯韦电桥),在平衡时根据已知元件的值计算出被测电感的值。这是实验室方法,非常麻烦,实践中极少用于贴片电感测量。

二、判断贴片电感好坏

  1. 最直接、准确的方法:使用LCR表/电桥测量

    • 测量电感量(L): 在合理频率下测得的L值应与标称值大致相符(在公差范围内)。如果偏离过大(如标称10μH,测出来2μH或50μH),说明电感已经损坏或性能严重退化(磁芯断裂、线圈严重变形或开路等)。
    • 测量串联直流电阻(Rs / DCR):
      • 用LCR表的R功能或直接使用万用表欧姆档测量电感两端的直流电阻。
      • 与规格书值或同型号好电感进行比较。
      • 开路(无穷大电阻)/内部断路: 线圈完全断开 - 明显损坏
      • 短路(接近零电阻): 线圈匝间短路或绕组与磁芯(如果是磁芯电感)短路 - 明显损坏。但要注意,低电感值(nH级)电感的DCR本身可能非常小(毫欧级),需要小心判断。
      • 电阻值偏大: 可能存在部分虚焊、线圈受损(如烧焦导致局部断裂增加接触电阻)但不完全开路,或者磁芯性能严重劣化。也可能是老化导致。
      • 电阻值偏小: 不太常见,但严重短路时可能发生。
    • 测量Q值(品质因数)或D值(损耗角正切):
      • Q值越高(或D值越低),表示电感的储能效率越高(损耗越小)。
      • 在合适的频率下测量,与好电感或规格书值对比。
      • Q值显著降低(或D值显著升高),即使L值大致正常,也可能表明电感存在内部损耗增大的问题,如磁芯碎裂(增加了磁滞损耗)、线圈绝缘老化(增加了介电损耗)、线圈轻微短路(增加了涡流损耗)等 - 表明性能劣化或存在隐患
  2. 初级判断方法:使用万用表电阻档

    • 检查开路: 用欧姆档(如200Ω档或通断档)测量电感两端电阻:
      • 如果显示“1”(超量程)或接近无穷大(OL) - 存在断路/开路故障 -
    • 检查严重短路:
      • 如果显示的阻值非常非常小(接近0Ω,比如毫欧级),且与该型号标称DCR(如果已知)相比过低(低很多个数量级),可能存在严重的短路故障。
      • 注意: 空芯电感(绕线或薄膜)几乎不可能发生内部短路。磁芯电感(如叠层、绕线铁氧体、铁粉芯)如果线圈烧毁或者磁芯破裂导致绕组短路,有可能显示为低阻。但需要与标称极低DCR(如用于大电流的功率电感)区分开来。这步通常只能确认开路,对于严重短路仅能提供可疑线索,难以确诊。
    • 局限性: 无法检测L值是否准确,无法检测轻微短路,无法检测性能劣化(Q值下降)。只能初步筛选出开路和极少数严重短路(需结合型号判断)的情况,给出“可能是坏的”的提示,但不能完全确认好坏,尤其是对于L值偏差和高损耗问题束手无策。
  3. 直观检查:

    • 外观: 看电感本体是否有明显物理损伤:烧焦、烧黑、裂纹、裂痕、爆裂、引脚断裂脱落、异常鼓包。这些是损坏的强烈证据。
    • 气味: 若有焦糊味,很可能已损坏
    • 电路板状态: 检查电感周围的元器件和PCB走线是否有烧灼痕迹或高温变色迹象,这可能与电感失效有关。
    • 局限性: 表面完好的电感内部也可能存在断路、短路或性能劣化问题。

总结判断好坏的流程(推荐专业方法)

  1. 首先,尝试在路测量(仅作参考): 如果电路允许(比如电感是独立连接到地的滤波电感),可用LCR表/电桥表笔直接点在电感两端测一下L值和DCR。但结果可能不准确
  2. 拆焊: 为获得可靠结果,应拆焊。
  3. 外观检查: 目测有无物理损伤。
  4. 用LCR表/电桥测量:
    • 在合适频率点(例如100kHz)测量电感量(L):是否在标称公差范围内。
    • 测量串联直流电阻(DCR / Rs):是否与标称值大致相符(或与好料对比)。
    • 关键指标: 在合适的频率点(例如工作频率)测量Q值(或D值):是否足够高(足够低)。Q值严重下降是性能劣化的关键信号。
  5. 结果判断:
    • 开路(极高电阻): 确定损坏
    • 严重短路(电阻异常低): 可能损坏(需排除是否为极低DCR设计)。
    • L值严重异常(远超标差): 确定损坏或失效
    • Q值显著下降(即使L、DCR尚可): 性能严重劣化或存在隐患,应视为坏件
    • 以上指标均正常: 基本可认为电感是好的
    • 仅有微小L值偏差或DCR微小变化(在公差范围内): 通常认为是合格的
    • 仅用万用表测电阻:
      • 开路:
      • 不是开路但显示为0Ω或极低值(需结合型号判断):怀疑短路,建议用LCR表进一步确认
      • 有阻值但不超差(相对于标称DCR或好料):只能说明不是开路,无法确认整体好坏。需要结合LCR表测量判断。

重要提示

遵循这些专业方法和步骤,你就能高效准确地评估贴片电感的性能状态。精确测量和综合判断是电子维修和测试中不可或缺的技能!

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