電感
關注創建者：羊斯特洛夫斯基 創建時間：2016-09-27
電感的視頻教程
基于Comsol和Maxwell的電感仿真及原理講解
什么是電感？電感矩陣 2. 靜態、時域、頻域下電感提取區別 3. 不同結構類型線圈計算電感的方法（2D軸對稱、平行線圈、螺旋線圈） 4. 不規則導體的電感提取 5. 如何采用能量法提取電感 6. 線性電感與非線性電感 7. 激勵頻率對電感的影響
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Maxwell中電磁分析如何計算電感
Maxwell中電磁分析如何計算電感 電感分析，通過Maxwell軟件可以得到線圈的電感 具體通過以下視頻可以獲取 關鍵詞： 電感， 渦流， 電磁場，線圈，頻率
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電感的實例教程
簡單說來，插件式電感的插腳會在電感下方，從主板正面看很難看到引腳。而貼片式的電感器引腳往往被設計在電感兩端，在正面看比較容易看到引腳。
鐵素體電感器是我們目前在板卡上常看到的一類電感。它的結構并不復雜：電感器中間依舊是螺旋狀纏繞在磁芯上的線圈，導線周圍則使用了鐵素體材料將線圈封閉（或者半封閉）起來。這樣做的好處是可利用鐵素體材料約束電感線圈的磁場，在增強本身性能的同時降低電感線圈對其它元件的干擾。
需要說明的是，鐵素體電感器可以根據用戶的要求做得更為矮小，甚至各種奇怪的形狀，其表面也可以涂油漆做成各種色彩。一些商家可能還會告訴消費者，彩色的電感性能更出眾，這是不少玩家存在的誤區之一。比如我們常看到藍色的電感器，或者一些頂部可以開槽用作加強散熱的特色電感器等，但其本質甚至性能都沒有絲毫變化。
除了鐵素體電感器外，還有一類電感器往往會引起玩家的注意。一些玩家存在的另一個誤區，就要數在數字供電電路中比較常見的連排式電感器。這種電感器實際上就是將小體積貼片式電感器在最初制造時用特殊的模具“連接”在一起。由于很多公版顯卡的數字供電會使用連排電感器，因此一部分玩家將其作為判斷數字供電與否的標準之一。實際上，連排電感器只是一種特殊封裝的電感器而已，用作連排式使用只是為了減少空間占用，提高元件密集程度，本身性能和分開設計的獨立式電感器幾乎沒有任何差別，也和數字供電沒有任何關系。
展開 為了求解由非磁性材料組成的電氣系統的穩態與頻域電感矩陣和交流電阻，COMSOL Multiphysics? 軟件 6.0 版本對 AC/DC 模塊的磁場，僅電流接口的功能進行了擴展。這對于分析印刷電路板和電源總線系統非常有用，因為可以計算總電感和部分電感。然而，我們需要理解部分電感的概念才能正確解釋和使用這個功能。接下來，讓我們來了解更多詳細內容！
定義和計算總電感和部分電感
為了理解總電感和部分電感，我們假設一個正方形線圈模型，如下圖所示。當電流沿著這個閉合回路流動時，周圍空間會產生磁場。我們可以通過求解總電感 和流過線圈的電流 I，由公式 定義和計算總電感 （通常簡稱為“電感”）。這個直徑 1mm 電線的方形環路，邊長為 2cm，總電感為 50.6nH。
位于球形自由空間域內的通過無限元域 截斷的正方形空芯線圈，可以由理論公式計算出總電感。
該模型使用了由 無限元域 截斷的球形域，整體建模方法與 COMSOL 案例庫中的亥姆霍茲線圈案例非常相似，其中同時使用了 磁場，僅電流 接口和磁場 接口進行計算，并證明了這些公式給出的結果相同。
盡管 磁場、僅電流 和 磁場 接口都可以使用，但這兩個公式之間存在許多差異。現在，我們只關注使用 注磁場，僅電流接口需要滿足的三個要求：
不存在導磁材料，例如電感器磁芯。
所有導體采用實體建模。
不僅可以計算總電感，還可以計算部分電感。
很顯然，本示例中的圓線環形線圈模型滿足前兩個要求，因此我們現在只需要關注第三點：部分電感的計算。
雖然總電感的概念需要一個完整的電流環路才能定義，但部分電感的思想是將整個環路細分為多個部分，每個部分都貢獻了各自部分的自感和互感。這些貢獻疊加后產生整個環路的總電感。
展開 電感與磁珠的不同點
1、電感是儲能元件，而磁珠是能量轉換（消耗）器件。電感和磁珠都可以用于濾波，但是機理不一樣。電感濾波是將電能轉化為磁能，磁能將通過兩種方式影響電路：一種方式是重新轉換回電能，表現為噪聲；一種方式是向外部輻射，表現為EMI（電磁干擾）。而磁珠是將電能轉換為熱能，不會對電路構成二次干擾。
2、電感在低頻段濾波性能較好，但在50MHz以上的頻段濾波性能較差；磁珠利用其電阻成分能充分地利用高頻噪聲，并將之轉換為熱能已達到徹底消除高頻噪聲的目的。
3、從EMC（電磁兼容）的層面說，由于磁珠能將高頻噪聲轉換為熱能，因此具有非常好的抗輻射功能，是常用的抗EMI器件，常用于用戶接口信號線濾波、單板上高速時鐘器件的電源濾波等。
4、電感和電容構成低通濾波器時，由于電感和電容都是儲能器件，因此兩者的配合可能產生自激；磁珠是耗能器件，與電容協同工作時，不會產生自激。
5、一般，電源用電感的額定電流相對較大，因此，電感常用于需要通過大電流的電源電路上，如用于電源模塊濾波；而磁珠一般僅用于芯片級電源濾波（不過，目前市場上已經出現了大額定電流的磁珠）。
6、磁珠和電感都具有直流電阻，磁珠的直流電阻相對于同樣濾波性能的電感更小一些，因此用于電源濾波時，磁珠上的壓降更小。
7、用于濾波時，電感的工作電流小于額定電流，否則，電感不一定會損壞，但是電感值會出現偏差
電感與磁珠的共同點
1、額定電流。當電感的額定電流超過其額定電流時，電感值將迅速減小，但電感器件未必損壞；而磁珠的工作電流超過其額定電流時，將會對磁珠造成損傷。
2、直流電阻。用于電源線路時，線路上存在一定的電流，如果電感或磁珠本身的直流電阻較大，則會產生一定壓降。因此選型中，都要求選擇直流電阻小的器件。
3、頻率特性曲線。
展開 總結：感應電動勢越高，電感電流的上升或者下降斜率就越大，感應電壓等于輸入電壓時，斜率不變。
BUCK的拓撲圖如圖十示繼續分析，之前介紹過說需要一個開關開通和關斷電流用來使電感電流不會飽和，那這個開關肯定不能使用機械按鍵吧，不能使用開關電源時候需要調整的時候手動切換開關啊，這不現實，所以這里需要使用電子開關進行控制，能做開關的電子器件有什么呢？是不是三極管、MOSFET、IGBT都可以使用，具體使用哪一種我們后面在繼續分析，那確認這里需要使用電子開關，我們是不是需要使用PWM波進行控制電子開關管的通斷。
（▲圖十）
假設現在我們有一個占空比為50%的方波，Ton=Toff，Ton為一個周期內高電平所占時間，Toff為一個周期內低電平所占時間，這里我們假設Ton=Toff那我們看一下電感上的電流波形如圖十一示，每個周期中電感電流上升量等于電流下降量，這樣電感才能達到平衡，如果電感電流上升量大于下降量或者下降量大于上升量電感經過多個周期后會飽和，對電流就沒有遏制能力了。
（▲圖十一）
假設電感飽和電流2A如圖十二所示，當電感超過飽和電流后，電感電流會直線上升并損壞電感，只有電感處于平衡狀態才是我們想要的，并且是我們設計電感時追求的波形。
（▲圖十二）
總結：
①、電感電流的斜率與電感的感應電壓有關與電感電流大小無關
②、電感兩端的感應電壓由Vin與Vout共同決定
③、電感上的平均電流等于負載電流
④、電感上的平均電流位于電感電流波形幾何圖形的中心
⑤、電感的感應電壓與開關動作總是相反
展開 電感元件上電流不能突變。(電感兩端電壓撤出后，電流不會立即消失，這樣就會產生反向電動勢)
電感是一種儲能元件，用在LC振蕩電路、中低頻的濾波電路，DC-DC能量轉換等等，其應用頻率范圍很少超過50MHz。
01
主要參數
①電感值范圍：1-470uH
②直流電阻：有多種直流電阻可供選擇，電感值越大，對應的直流電阻也越大。一般信號用電感，其直流電阻比高頻信號用電感和電源用電感大一些，最小的直流電阻一般為幾毫歐，大的幾歐。
③自諧振頻率：幾十兆赫茲到幾百兆赫茲。電感值越大，其對應的自諧振頻率越小。
④額定電流：幾毫安到幾十毫安。電感值越大，其對應的額定電流越小。
工作頻率低于諧振頻率時，電感值基本保持穩定：但工作頻率超過諧振頻率后，電感值將會先增大，達到一定頻率后，將迅速減小。
從阻抗頻率曲線圖可知，工作頻率低于諧振頻率時，電感器件表現出電感性，阻抗隨著頻率的升高而增大：當工作頻率高于諧振頻率時，電感器件表現出電容性，阻抗隨著頻率的升高而減小。
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