你不知道的电感器：电感的前世今生选读.docx

什么是电感电感(Inductor,也称Choke)是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。电感器的结构类似于变压器(Transformer)，但只有一个绕组(Winding)。电感具有一定的电感(inductance)，它只阻碍电流(Current)的变化。如果电感器在没有电流通过的状态下，电路接通时它将试图阻碍电流流过它；如果电感器在有电流通过的状态下，电路断开时它将试图维持电流不变。电感又称扼流器、电抗器、动态电抗器等等。电感的代码为L,在电路图中的符号为：电感的原理电感是一种能将电能通过磁通量的形式储存起来的被动电子元件。通常为导线卷绕的样子，当有电流通过时，会从电流流过方向的右边产生磁场。法拉第电磁感应定律说，变化的磁场同时产生电压和电流。那么,如果线圈中的电流是变化的，造成了磁场的变化，（也就是一般的交流电或者高频电流）线圈会发生什么变化呢？交流电是指随时间推移电流大小和方向会发生周期性变化的电流。当交流电通过电感时，电流产生的磁场将其他的绕线切隔，形成变化的磁场，因而产生反向电压(Voltage)，从而阻碍电流变化。特别是当电流突然增加时，变化的磁场会产生一个和电流相反方向的（即电流减少方向）的电压，来阻碍电流的增加。反之当电流减少时，则向电流增加的方向产生一个电压来阻碍电流的减少。另一方面，直流电由于电流不会发生变化，就不会发生反向电压。也就是说，如果在不考虑线圈电阻值(Resistance很小)的情况下，电感器是可以让直流电通过，对于直流的阻抗（Impedance）很小，而通不过交流电的元器件。不过，在直流进行切断的时候，也就是电流瞬间巨变的时候，电感会产生一个非常大的反向电压。这个反向电压特性也是现在电力电子能源转换的基础，这个我们会在后面做详细讨论。电感的结构电感的结构主要由线圈绕组(Coil/Winding)和磁芯(Core)，以及辅助的支撑封装材料组成。线圈(Winding/Coil)主要起导电作用，目前通用的是铜线和铝线。铜线的导电性能比较好，损耗低，但是价格和重量相对较高。铝线圈的价格和重量低，但是因为导电性能一般而损耗高。传统工艺中，铝线与焊锡的结合不是很稳定，但是在现代工艺中已经得到解决。磁芯(Core)是由一些比空气的磁导率(Permeability)高的材料组成，把磁场更紧密地约束在电感元件周围，因而增大了电感。实际上好的磁芯是帮助电感将能量更方便的存储在更小的空间中，因此好的磁芯对于电感性能的变化非常重要。磁芯是指由各种氧化铁混合物组成的一种烧结磁性金属氧化物。磁芯的发展经历了由传统的硅钢片(Laminatedsiliconsteel)，到铁粉(Ironpowder),铁氧体(Ferrite),铁硅(FeSi),铁镍钼(Kool-Mu/Sendust),非晶合金(amorphousalloy)等变化。选择合适的磁芯，最重要的是考虑不同的B-H曲线和频率特性。特别是，B-H曲线决定了电感的高频损耗，饱和曲线(Saturation)及电感量(Inductance).磁芯从形状又可以分成，圆柱型(Cylindrical),“C”/“U”型，”E”型，”EI”型，PQ型，环型(Toroidal)等等。电感的分类自感与互感一般来说，电感只有一个绕组线圈，这个时候的电感又称为单相电感(singlephaseinductor),或者自感(self-inductance)自感.它的自感量又称为自感系数。有些时候电感也会有多个线圈，而线圈之间会影响的时候，就出现了互感。他们之间的感应关系也成为互感系数。互感有一种特殊的应用叫做共模电感(CommonModeInductor)。共模电感(CommonModeChoke)，也叫共模扼流圈，是在一个闭合磁环上对称绕制方向相反、匝数相同的线圈。理想的共模扼流圈对L（或N）与E之间的共模干扰具有抑制作用，而对L与N之间存在的差模干扰无电感抑制作用。但实际线圈绕制的不完全对称会导致差模漏电感的产生。信号电流或电源电流在两个绕组中流过时方向相反，产生的磁通量相互抵消，扼流圈呈现低阻抗。共模噪声电流（包括地环路引起的骚扰电流，也处称作纵向电流）流经两个绕组时方向相同，产生的磁通量同向相加，扼流圈呈现高阻抗，从而起到抑制共模噪声的作用。单相与三相一般的电感都是只有一组输入输出，主要用于单相(Single-Phase)，或者直流变换的用途。但是，出于体积的成本的考虑，在三相系统中，也有三相耦合的三相电感(ThreePhaseInductor)。除上之外，电感按照频率可以分成高频电感和低频电感；按照封装可以分为，PCB贴片电感，直插式电感，灌胶电感和独立电感；按照冷却方式可以分为，自然冷却(NaturalConvection)，风扇冷却(ForcedAirCooling)和液态冷