電感元件的各種類型及其常見用法
發布時間:2013-03-31 責任編輯:abbywang
【導讀】在手機、RFID、測試設備、GPS、雷達、Wi-F以及衛星無線電等應用的高頻模擬電路和信號處理中,電感是最重要的元件之一。通常,它可以承擔的幾項主要功能包括電路調諧、阻抗匹配、高通和低通濾波器,還可以用作RF扼流圈。
在手機、RFID、測試設備、GPS、雷達、Wi-F以及衛星無線電等應用的高頻模擬電路和信號處理中,電感是最重要的元件之一。通常,它可以承擔的幾項主要功能包括電路調諧、阻抗匹配、高通和低通濾波器,還可以用作RF扼流圈。選擇在設計中使用RF電感的電子工程師有多種選擇。為了簡化這種選擇,本文將討論電感元件的各種類型及其常見用法。

圖1:高頻模擬電路中運用
RF電感的用途
大部分電子器件都含有RF 電感。“為了跟蹤動物,在我們家養動物的皮膚中植入的玻璃管內部都含有一個電感”,普萊默公司的一位研發工程師說,“每次啟動汽車的時候兩個電感之間都會產生無線通信,一個在汽車內部,另一個在鑰匙內部。”不過,正如這種元件的無所不在一樣,RF電感也有著非常具體的用途。在諧振電路中,這些元件通常與電容結合使用,以便選擇特定的頻率(如振蕩電路、壓控振蕩器等)。
RF 電感也可以用於阻抗匹配應用,以便實現數據傳輸線的阻抗平衡。這是為了確保IC間高效的數據傳輸所必需的。作為RF扼流圈使用時,電感串聯在電路中,起到RF濾波器的作用。簡單來說,RF扼流圈是個低通濾波器,它會給較高的頻率造成衰減,而較低的頻率則暢通無阻。
Q值是什麼
在討論電感性能時,Q值是最重要的衡量指標。Q值是一種衡量電感性能的指標,它是一個無量綱的參數,用於比較振蕩頻率和能量損耗速率。Murata公司的高級產品經理說:“Q值越高,電感的性能就越接近於理想的無損電感。也就是說,它在諧振電路中的選擇性更好。”高Q值的另一個好處是損耗低,也就是說電感消耗的能量少。低Q值會造成帶寬較寬,而且在振蕩頻率處及其附近的諧振幅度較低。
電感值
除了Q因yin子zi以yi外wai,電dian感gan的de真zhen正zheng的de量liang度du當dang然ran是shi它ta的de電dian感gan值zhi。對dui於yu音yin頻pin和he電dian源yuan應ying用yong而er言yan,電dian感gan取qu值zhi通tong常chang是shi數shu亨heng利li,而er較jiao高gao頻pin率lv應ying用yong通tong常chang需xu要yao小xiao得de多duo的de電dian感gan,通tong常chang在zai毫hao亨heng或huo微wei亨heng範fan圍wei內nei。電dian感gan值zhi取qu決jue於yu幾ji個ge因yin素su,其qi中zhong包bao括kuo結jie構gou、鐵芯尺寸、鐵芯材料以及實際的線圈匝數。電感既有電感值固定的,也有電感值可調的。
其他規格
電感值並不是唯一重要的取值。直流電阻、電流以及自諧振頻率(SRF)是RF 電感的數據單中所提供的一些更加有用的規格。Mar Villarrubia說:“genjuyingyongchanghedebutong,meizhongtexingdoukenengshixuyaozhongdiankaolvdeyinsubingjuedingqitatexing。liru,ruguoyuanjianjiangyongzailuntaiyalijiancexitongzhong,namedianganzaihenkuandewendufanweineidewendingxingshihenzhongyaode,erzhezhongyaoqiujianghuiqueding磁芯的選擇。”
額定電流
在選擇電感時,工作電流應該低於說明書中的額定電流。如果工作電流超過額定電流,就可能會損壞產品。
直流電阻(DCR)
Kimbro稱,直流電阻(DCR)yuedingdianliuyouhendadeguanlian。yixianquandianzuweijizhun,zhiliudianzudengyudiangandesunhao。ruguoraoxiandezhijingzengjia,namezhiliudianzuhuijianxiao,eredingdianliuhuizengjia。jiaodaderaoxianzhijingjiangdilesunhaobinggaishanledianliuchulinengli。Vishay 公司電感部門的產品市場經理說:“直流電阻會限製在不過熱或不發生飽和(感應係數急劇降低)的情況下器件可以傳輸的直流電流。”
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自諧振頻率(SRF)
電(dian)感(gan)中(zhong)的(de)每(mei)一(yi)匝(za)繞(rao)線(xian)都(dou)可(ke)以(yi)看(kan)成(cheng)一(yi)塊(kuai)電(dian)容(rong)器(qi)極(ji)板(ban),匝(za)與(yu)匝(za)之(zhi)間(jian)以(yi)及(ji)線(xian)圈(quan)與(yu)鐵(tie)芯(xin)之(zhi)間(jian)電(dian)容(rong)的(de)總(zong)體(ti)效(xiao)果(guo)可(ke)以(yi)用(yong)與(yu)電(dian)感(gan)並(bing)聯(lian)的(de)單(dan)個(ge)電(dian)容(rong)來(lai)表(biao)示(shi),稱(cheng)為(wei)分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)(Cd)。這種並聯結構的諧振頻率就稱為自諧振頻率(SRF)。Lillie說:“在此頻率,電感看起來像帶有阻抗的純電阻。如果頻率超過自諧振頻率,這種並聯結構的容抗將成為主要因素。”
疊層片式電感
疊die層ceng片pian式shi電dian感gan是shi使shi用yong陶tao瓷ci材cai料liao結jie構gou通tong過guo集ji成cheng工gong藝yi製zhi成cheng的de。陶tao瓷ci材cai料liao結jie構gou可ke以yi在zai高gao頻pin處chu提ti供gong很hen好hao的de性xing能neng,而er疊die層ceng片pian式shi工gong藝yi可ke以yi提ti供gong各ge種zhong各ge樣yang的de電dian感gan值zhi。疊die層ceng片pian式shi器qi件jian的de電dian感gan值zhi範fan圍wei要yao比bi薄bo膜mo或huo空kong芯xin線xian圈quan類lei的de電dian感gan廣guang,但dan是shi比bi不bu上shang線xian繞rao式shi元yuan件jian的de電dian感gan取qu值zhi範fan圍wei或huo額e定ding電dian流liu。疊die層ceng片pian式shi技ji術shu因yin其qi很hen好hao的de電dian特te性xing,特te別bie是shi其qi低di廉lian的de成cheng本ben,而er越yue來lai越yue流liu行xing。
薄膜電感
bomodianganshishiyongguangkegongyishengchande,zhezhonggongyikeyizaitaocijidishangshengchanchufeichangjingquedexianquanmoshi,congermanzukekedediangangongcha。taocijibanshidezhexiedianganchengweiRF應用的理想元件。但是,薄膜電感能傳輸的電流較小,而且電感值範圍有限。
線繞式電感
線繞式電感通常用於低頻應用之中。線繞式電感是將銅線繞在陶瓷(氧化鋁)磁(ci)芯(xin)上(shang)製(zhi)成(cheng)的(de)。因(yin)其(qi)結(jie)構(gou)和(he)材(cai)料(liao)的(de)原(yuan)因(yin),線(xian)繞(rao)式(shi)電(dian)感(gan)可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)很(hen)好(hao)的(de)電(dian)特(te)性(xing)。水(shui)平(ping)繞(rao)線(xian)結(jie)構(gou)使(shi)得(de)公(gong)差(cha)很(hen)小(xiao)而(er)雜(za)散(san)電(dian)容(rong)很(hen)小(xiao),而(er)銅(tong)線(xian)使(shi)得(de)直(zhi)流(liu)電(dian)阻(zu)很(hen)小(xiao),從(cong)而(er)增(zeng)加(jia)了(le)品(pin)質(zhi)因(yin)子(zi)性(xing)能(neng)以(yi)及(ji)額(e)定(ding)電(dian)流(liu)。
錐形電感
錐(zhui)形(xing)電(dian)感(gan)是(shi)麵(mian)向(xiang)寬(kuan)帶(dai)和(he)高(gao)頻(pin)應(ying)用(yong)的(de),它(ta)的(de)結(jie)構(gou)可(ke)以(yi)展(zhan)寬(kuan)線(xian)圈(quan)的(de)帶(dai)寬(kuan)。錐(zhui)形(xing)電(dian)感(gan)的(de)實(shi)際(ji)尺(chi)寸(cun)較(jiao)小(xiao),通(tong)常(chang)是(shi)用(yong)細(xi)線(xian)繞(rao)成(cheng)的(de),因(yin)此(ci)雜(za)散(san)電(dian)容(rong)較(jiao)小(xiao)。在(zai)超(chao)寬(kuan)帶(dai)Bias-T 器件中,錐形電感同時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(ci)芯(xin)。它(ta)們(men)提(ti)供(gong)了(le)比(bi)磁(ci)性(xing)鐵(tie)芯(xin)更(geng)好(hao)的(de)熱(re)性(xing)能(neng),但(dan)是(shi)其(qi)電(dian)感(gan)取(qu)值(zhi)有(you)限(xian)。中(zhong)頻(pin)器(qi)件(jian)通(tong)常(chang)采(cai)用(yong)鐵(tie)芯(xin)。鐵(tie)芯(xin)不(bu)會(hui)飽(bao)和(he),但(dan)是(shi)無(wu)法(fa)提(ti)供(gong)鐵(tie)氧(yang)體(ti)磁(ci)芯(xin)那(na)樣(yang)的(de)大(da)電(dian)感(gan)值(zhi)。低(di)頻(pin)器(qi)件(jian)通(tong)常(chang)使(shi)用(yong)鐵(tie)氧(yang)體(ti)磁(ci)芯(xin)。應(ying)該(gai)盡(jin)可(ke)能(neng)地(di)避(bi)免(mian)使(shi)用(yong)鐵(tie)氧(yang)體(ti)磁(ci)芯(xin),因(yin)為(wei)它(ta)們(men)會(hui)在(zai)較(jiao)小(xiao)的(de)Idc值處飽和,而且會受溫度的影響(△L/△T)。廠商們也在開發和使用更新的鐵氧體,如無定形和納米晶體材料。
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