基础电子学系列21 – 如何选择电感器

发布人：电子资料库时间：2023-03-07 来源：工程师发布文章

在之前的教程中，我们讨论了电感器的基本概念、电感器的特性以及不同类型的电感器。现在是了解如何为给定电路选择电感器的时候了。幸运的是，不同类型的电感器被设计成适合特定的应用。因此，对于任何给定的应用，要么只有一种特定类型的电感器可用，要么最多有两种或三种类型可供选择。查看上一篇文章，了解不同类型的电感器及其应用。对于大多数常见应用，首选螺线管线圈、环形线圈或罐形磁芯。要从中进行选择，以下注意事项很重要：

如果电路需要使用多个应该具有或可以具有互感的电感器，则可以使用螺线管线圈。螺线管线圈价格低廉，应用广泛，并且易于设计和排除故障。然而，与其他类型的电感器相比，螺线管线圈通常非常笨重。尽管如此，如果电磁干扰或互感不是电路的重要考虑因素，那么首先可以首选这些。
如果电路要求无互感或电感不与电路中任何其他元件产生电磁干扰，则应优先选用环形线圈。环形线圈体积小，电感值高，几乎没有电磁干扰。如果不同线圈之间需要互感，可以将它们绕在同一个铁芯上。
罐式磁芯具有与环形线圈相似的优势。然而，由于其复杂的结构，它们非常昂贵。为高功率应用找到罐形磁芯并不容易。锅芯的空气流通暴露也有限，因此它们可能会面临加热问题。不过，锅形磁芯非常坚固，提供更好的屏蔽，并且可以更轻松地安装到印刷电路板上。

在为给定电路选择电感器时，选择电感器类型非常简单。选择电感器的重要考虑因素始终是所需的特性。首先，对于任何电路，电感的期望值要么是给定的，要么需要由工程师推导出来。需要挑选相同标称值的电感。下一个需要考虑的重要事项是宽容度。应该检查电感的变化不会影响电路的性能。因此，必须选择具有合适公差的电感器。

其余参数可以是特定于电路或应用程序的。从本质上讲，检查所选电感器的饱和电流非常重要。所选电感器的饱和电流应至少为电感器在电路中可能暴露的 DC 或 RMS 电流水平的 1.5 倍或两倍。为确保电感器具有所需的性能，还应检查增量电流和最大直流电流。饱和电流、增量电流和最大直流电流等因素起着至关重要的作用，尤其是当所选电感器具有铁氧体磁芯时。

如果电路需要像耦合应用或电源电路那样非常节能，直流电阻、阻抗和品质因数是需要检查的重要属性。同样，在滤波器电路等频率敏感电路中，电感器的自谐振频率起着重要作用。同样，在对温度敏感的电路中，电感温度系数、电阻温度系数、环境温度范围、工作温度范围、居里温度等都是必须进行本质检查的重要因素。如果必须避免 EMI，电磁干扰问题在大多数情况下可以通过选择正确的电感器类型来解决，即环形或锅芯。

电感器的标准值

与电阻器和电容器一样，根据 E 系列，电感器也有标准值。要了解有关电阻器、电容器、电感器和齐纳二极管标准值的更多信息，请查看以下文章“基础电子 08 – 电阻器的读取值、容差和额定功率”。

电感器的串联和并联组合

可能无法始终获得所需电感的准确值。在这种情况下，可以使用电感器的串联或并联组合来获得所需的电感。电感串联时，它们的等效电感为电感之和，如下所示：

L串联= L 1 + L 2 + L 3 + 。. . .

当电感并联连接时，它们的等效电感由下式给出：

1/L并联= 1/L 1 + 1/L 2 + 1/L 3 + 。. . .

电感串联组合的方程式源自以下事实：当相同电流流过支路中的所有电感时，所有串联电感的压降总和将等于施加的电压。电感串联组合的方程式推导如下：

V 总 = V L1 + V L2 + V L3 + 。. . .

-L串联* di/dt = -L 1 * di/dt + (-L 2 * di/dt) + (-L 3 * di/dt) + . . . .

L串联= L 1 + L 2 + L 3 + 。. . .

电感并联组合的公式是根据以下事实得出的：通过所有并联连接的电感的电流之和等于总电流，而它们两端的电压应保持不变。电感并联组合的方程式推导如下：