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疊層片式電感
疊層片式電感是使用陶瓷材料結(jié)構(gòu)通過(guò)集成工藝制成的。陶瓷材料結(jié)構(gòu)可以在高頻處提供很好的性能，而疊層片式工藝以提供各種各樣的電感值。
疊層片式器件的電感值范圍要比薄膜或空芯線(xiàn)圈類(lèi)的電感廣，但是比不上線(xiàn)繞式元件的電感取值范圍或額定電流。疊層片式技術(shù)因其很好的電特性，特別是其低廉的成本，而越來(lái)越流行。
薄膜電感
薄膜電感是使用光刻工藝生產(chǎn)的，這種工藝可以在陶瓷基底上生產(chǎn)出非常精確的線(xiàn)圈模式，從而滿(mǎn)足苛刻的電感公差。陶瓷基板使得這些電感成為RF應(yīng)用的理想元件。但是，薄膜電感能傳輸?shù)碾娏鬏^小，而且電感值范圍有限。
線(xiàn)繞式電感
線(xiàn)繞式電感通常用于低頻應(yīng)用之中。線(xiàn)繞式電感是將銅線(xiàn)繞在陶瓷（氧化鋁）磁芯上制成的。
因其結(jié)構(gòu)和材料的原因，線(xiàn)繞式電感可以提供很好的電特性。水平繞線(xiàn)結(jié)構(gòu)使得公差很小而雜散電容很小，而銅線(xiàn)使得直流電阻很小，從而增加了品質(zhì)因子性能以及額定電流。
錐形電感
錐形電感是面向?qū)拵Ш透哳l應(yīng)用的，它的結(jié)構(gòu) 可以展寬線(xiàn)圈的帶寬。錐形電感的實(shí)際尺寸較小，通常是用細(xì)線(xiàn)繞成的，因此雜散電容較小。
在超寬帶Bias-T器件中，錐形電感同時(shí)提供了直流偏置提取或注入路徑，它可以將電源與有源器件隔離。
磁芯的選擇
高頻器件通常使用空心或惰性（也就是陶瓷）磁芯。它們提供了比磁性鐵芯更好的熱性能，但是其電感取值有限。
中頻器件通常采用鐵芯。鐵芯不會(huì)飽和，但是無(wú)法提供鐵氧體磁芯那樣的大電感值。低頻器件通常使用鐵氧體磁芯。應(yīng)該盡可能地避免使用鐵氧體磁芯，因?yàn)樗鼈儠?huì)在較小的Idc值處飽和，而且會(huì)受溫度的影響（△L/△T）。
廠商們也在開(kāi)發(fā)和使用更新的鐵氧體，如無(wú)定形和納米晶體材料。電感是開(kāi)關(guān)電源中常用的元件，由于它的電流、電壓相位不同，所以理論上損耗為零。電感常為儲(chǔ)能元件，也常與電容一起用在輸入濾波和輸出濾波電路上， 用來(lái)平滑電流。電感也被稱(chēng)為扼流圈，特點(diǎn)是流過(guò)其上的電流有“很大的慣性”。換句話(huà)說(shuō)，由于磁通連續(xù)特性，電感上的電流必須是連續(xù)的，否則將會(huì)產(chǎn)生很大的 電壓尖峰。
電感為磁性元件，自然有磁飽和的問(wèn)題。有的應(yīng)用允許電感飽和，有的應(yīng)用允許電感從一定電流值開(kāi)始進(jìn)入飽和， 也有的應(yīng)用不允許電感出現(xiàn)飽和，這要求在具體線(xiàn)路中進(jìn)行區(qū)分。大多數(shù)情況下，電感工作在“線(xiàn)性區(qū)”，此時(shí)電感值為一常數(shù)，不隨著端電壓與電流而變化。但 是，開(kāi)關(guān)電源存在一個(gè)不可忽視的問(wèn)題，即電感的繞線(xiàn)將導(dǎo)致兩個(gè)分布參數(shù)(或寄生參數(shù))，一個(gè)是不可避免的繞線(xiàn)電阻，另一個(gè)是與繞制工藝、材料有關(guān)的分布式 雜散電容。雜散電容在低頻時(shí)影響不大，但隨頻率的提高而漸顯出來(lái)，當(dāng)頻率高到某個(gè)值以上時(shí)，電感也許變成電容特性了。如果將雜散電容“集中”為一個(gè)電容， 則從電感的等效電路可以看出在某一頻率后所呈現(xiàn)的電容特性。
當(dāng)分析電感在線(xiàn)路中的工作狀況或者繪制電壓電流波形圖時(shí)，不妨考慮下面幾個(gè)特點(diǎn)：
1. 當(dāng)電感L中有電流I流過(guò)時(shí)，電感儲(chǔ)存的能量為：
E＝0.5×L×I2 (1)
2. 在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期中，電感電流的變化(紋波電流峰峰值)與電感兩端電壓的關(guān)系為：
V＝(L×di)/dt (2)
由此可看出，紋波電流的大小跟電感值有關(guān)。
3. 就像電容有充、放電電流一樣，電感器也有充、放電電壓過(guò)程。電容上的電壓與電流的積分(安·秒)成正比，電感上的電流與電壓的積分(伏·秒)成正比。只要電感電壓變化，電流變化率di/dt也將變化；正向電壓使電流線(xiàn)性上升，反向電壓使電流線(xiàn)性下降。
計(jì)算出正確的電感值對(duì)選用合適的電感和輸出電容以獲得最小的輸出電壓紋波而言非常重要。
從圖1可以看出，流過(guò)開(kāi)關(guān)電源電感器的電流由交流和直流兩種分量組成，因?yàn)榻涣鞣至烤哂休^高的頻率，所以它會(huì)通過(guò)輸出電容流入地，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出紋波電壓dv=di×RESR。這個(gè)紋波電壓應(yīng)盡可能低，以免影響電源系統(tǒng)的正常操作，一般要求峰峰值為10mV~500mV
紋波電流的大小同樣會(huì)影響電感器和輸出電容的尺寸，紋波電流一般設(shè)定為最輸出電流的10%~30%，因此對(duì)降壓型電源來(lái)說(shuō)，流過(guò)電感的電流峰值比電源輸出電流大5%~15%。
降壓型開(kāi)關(guān)電源的電感選擇
為降壓型開(kāi)關(guān)電源選擇電感器時(shí)，需要確定最輸入電壓、輸出電壓、電源開(kāi)關(guān)頻率、最大紋波電流、占空比。下面以圖2為例說(shuō)明降壓型開(kāi)關(guān)電源電感值的計(jì)算，首先假設(shè)開(kāi)關(guān)頻率為300kHz、輸入電壓范圍12V±10%、輸出電流為1A、最紋波電流300mA
最大輸入電壓值為13.2V，對(duì)應(yīng)的占空比為：
D＝Vo/Vi＝5/13.2＝0.379 (3)
其中，Vo為輸出電壓、Vi為輸出電壓。當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電感器上的電壓為：
V＝Vi－Vo＝8.2V (4)
當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電感器上的電壓為：
V＝-Vo－Vd＝-5.3V (5)
dt＝D/F (6)
把公式2/3/6代入公式2得出：
升壓型開(kāi)關(guān)電源的電感選擇
對(duì) 于升壓型開(kāi)關(guān)電源的電感值計(jì)算，除了占空比與電感電壓的關(guān)系式有所改變外，其它過(guò)程跟降壓型開(kāi)關(guān)電源的計(jì)算方式一樣。以圖3為例進(jìn)行計(jì)算，假設(shè)開(kāi)關(guān)頻率為 300kHz、輸入電壓范圍5V±10%、輸出電流為500mA、效率為80%，則最紋波電流為450mA，對(duì)應(yīng)的占空比為：
D＝1－Vi/Vo＝1－5.5/12＝0.542 (7)
當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電感器上的電壓為：
V＝Vi＝5.5V (8)
當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電感器上的電壓為：
V＝Vo＋Vd－Vi＝6.8V (9)
把公式6/7/8代入公式2得出
請(qǐng) 注意，升壓電源與降壓電源不同，前者的負(fù)載電流并不是一直由電感電流提供。當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電感電流經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)管流入地，而負(fù)載電流由輸出電容提供，因此輸 出電容必須有足夠大的儲(chǔ)能容量來(lái)提供這一期間負(fù)載所需的電流。但在開(kāi)關(guān)管關(guān)斷期間，流經(jīng)電感的電流除了提供給負(fù)載，還給輸出電容充電。
一 般而言，電感值變大，輸出紋波會(huì)變小，但電源的動(dòng)態(tài)響應(yīng)也會(huì)相應(yīng)變差，所以電感值的選取可以根據(jù)電路的具體應(yīng)用要求來(lái)調(diào)整以達(dá)到最理想效果。開(kāi)關(guān)頻率的提 高可以讓電感值變小，從而讓電感的物理尺寸變小，節(jié)省電路板空間，因此目前的開(kāi)關(guān)電源有往高頻發(fā)展的趨勢(shì)，以適應(yīng)電子產(chǎn)品的體積越來(lái)越小的要求。共模電感的濾波電路，La和Lb就是共模電感線(xiàn)圈。這兩個(gè)線(xiàn)圈繞在同一鐵芯上，匝數(shù)和相位都相同(繞制反向)。這樣，當(dāng)電路中的正常電流流經(jīng)共模電感時(shí)，電流在同相位繞制的電感線(xiàn)圈中產(chǎn)生反向的磁場(chǎng)而相互抵消，此時(shí)正常信號(hào)電流主要受線(xiàn)圈電阻的影響(和少量因漏感造成的阻尼)；當(dāng)有共模電流流經(jīng)線(xiàn)圈時(shí)，由于共模電流的同向性，會(huì)在線(xiàn)圈內(nèi)產(chǎn)生同向的磁場(chǎng)而增大線(xiàn)圈的感抗，使線(xiàn)圈表現(xiàn)為高阻抗，產(chǎn)生較強(qiáng)的阻尼效果，以此衰減共模電流，達(dá)到濾波的目的。
事實(shí)上，將這個(gè)濾波電路一端接干擾源，另一端接被干擾設(shè)備，則La和C1，Lb和C2就構(gòu)成兩組低通濾波器，可以使線(xiàn)路上的共模EMI信號(hào)被控制在很低的電平上。該電路既可以抑制外部的EMI信號(hào)傳入，又可以衰減線(xiàn)路自身工作時(shí)產(chǎn)生的EMI信號(hào)，能有效地降低EMI干擾強(qiáng)度。
現(xiàn)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的一種小型共模電感，采用高頻之雜訊抑制對(duì)策，共模扼流線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)，訊號(hào)不衰減，體積小、使用方便，具有平衡度佳、使用方便、高品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。廣泛使用在雙平衡調(diào)音裝置、多頻變壓器、阻抗變壓器、平衡及不平衡轉(zhuǎn)換變壓器...等。
還有一種共模濾波器電感/EMI濾波器電感采用鐵氧體磁心，雙線(xiàn)并繞，雜訊抑制對(duì)策佳，高共模噪音抑制和低差模噪聲信號(hào)抑制，低差模噪聲信號(hào)抑制干擾源，在高速信號(hào)中難以變形，體積小、使用方便，具有平衡度佳、使用方便、高品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。廣泛使用在抑制電子設(shè)備EMI噪音、個(gè)人電腦及外圍設(shè)備的 USB線(xiàn)路、DVC、STB的IEEE1394線(xiàn)路、液晶顯示面板、低壓微分信號(hào)...等濾波電感整流電路的輸出電壓不是純粹的直流，從示波器觀察整流電路的輸出，與直流相差很大，波形中含有較大的脈動(dòng)成分，稱(chēng)為紋波。為獲得比較理想的 直流電壓，需要利用具有儲(chǔ)能作用的電抗性元件（如電容、電感）組成的濾波電路來(lái)濾除整流電路輸出電壓中的脈動(dòng)成分以獲得直流電壓。 常用的濾波電路有無(wú)源濾波和有源濾波兩大類(lèi)。無(wú)源濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波(包括倒 L 型、LC 濾波、LCπ 型濾波和 RCπ 型濾波等)。有源濾波的主要形式是有源 RC 濾波，也被稱(chēng)作電子濾波電感。直流電中的脈動(dòng)成分的大小用脈動(dòng)系數(shù)來(lái)表示，此值越大，則濾波器的濾波效果越差。
