電感選取方法

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　　器件選型是硬件工程師的基本工作，本文主要從電感的工藝和應用出發，介紹電感如何選型。
　　1、電感的基本原理
　　電感，和電容、電阻一起，是電子學三大基本無源器件；電感的功能就是以磁場能的形式儲存電能量。
　　以圓柱型線圈為例，簡單介紹下電感的基本原理

　　如上圖所示，當恒定電流流過線圈時，根據右手螺旋定則，會形成一個圖示方向的靜磁場。而電感中流過交變電流，產生的磁場就是交變磁場，變化的磁場產生電場，線圈上就有感應電動勢，產生感應電流：
　　電流變大時，磁場變強，磁場變化的方向與原磁場方向相同，根據左手螺旋定則，產生的感應電流與原電流方向相反，電感電流減小；
　　電流變小時，磁場變弱，磁場變化的方向與原磁場方向相反，根據左手螺旋定則，產生的感應電流與原電流方向相同，電感電流變大。
　　以上就是楞次定律，最終效果就是電感會阻礙流過的電流產生變化，就是電感對交變電流呈高阻抗。同樣的電感，電流變化率越高，產生的感應電流越大，那麼電感呈現的阻抗就越高；如果同樣的電流變化率，不同的電感，如果產生的感應電流越大，那麼電感呈現的阻抗就越高。
　　所以，電感的阻抗於兩個因素有關：一是頻率；二是電感的固有屬性，也就電感的值，也稱為電感。根據理論推導，圓柱形線圈的電感公式如下：

      自諧振頻率(Self-Resonance Frequency)

　　由於Cp的存在，與L一起構成了一個諧振電路，其諧振頻率便是電感的自諧振頻率。在自諧振頻率前，電感的阻抗隨著頻率增加而變大；在自諧振頻率後，電感的阻抗隨著頻率增加而變小，就呈現容性。
　　 品質因素(Quality Factor)
　　也就是電感的Q值，電感儲存功率與損耗功率的比，Q值越高，電感的損耗越低，和電感的直流阻抗直接相關的參數。自諧振頻率和Q值是高頻電感的關鍵參數。
　　2、電感的工藝結構
　　電感的工藝大致可以分為3種：
　　2.1  繞線電感(Wire Wound Type)
　　顧名思義就是把銅線繞在一個磁芯上形成一個線圈，繞線的方式有兩種：
　　 圓柱形繞法(Round Wound)
　　圓柱形繞法很常見，應用也很廣，例如：
　　  平麵形繞法(Flat Wound)
　　平麵形繞法也很常見，大家一定見過一掰就斷的蚊香
　　平麵形繞法優點很明顯，就是減小了器件的高度。
　　由前文的公式可知，磁芯的磁導率越大，電感值越大，磁芯可以是
　　非磁性材料：例如空氣芯、陶瓷芯，貌似就不能叫磁芯了；這樣電感值較小，但是基本不存在飽和電流
　　鐵磁性材料：例如鐵氧體、波莫合金等等；合金磁導率比鐵氧體大；鐵磁性材料存在磁飽和現象，有飽和電流。
　　繞線電感可提供大電流、高感值；磁芯磁導率越大，同樣的感值，繞線就少，繞線少就能降低直流電阻；同樣的尺寸，繞線少可以繞粗，提高電流。
　　另外，電源設計中，經常遇到電感嘯叫的問題，本質就是磁場的變化引起了導體，也就是線圈的振動，振動的頻率剛好在音頻範圍內，人耳就可以聽見，合金一體成型電感，比較牢固，可以減少振動。
　　2.2  多層片狀電感(Multilayer Type)
　　多層片狀電感的製作工藝：將鐵氧體或陶瓷漿料幹燥成型，交替印刷導電漿料，最後疊層、燒結成一體化結構(Monolithic)。
　　引自The Wonders of Electromagnetism
　　多層片狀電感的比繞線電感尺寸小，標準化封裝，適合自動化高密度貼裝；一體化結構，可靠性高，耐熱性好。
　　2.3  薄膜電感(Thin Film Type)
　　薄膜電感采用的是類似於IC製作的工藝，在基底上鍍一層導體膜，然後采用光刻工藝形成線圈，最後增加介質層、絕緣層、電極層，封裝成型。