基礎電子學系列20 – 電感器的類型

電子資料庫 發佈 2024-04-25T23:13:11.811874+00:00

在之前的教程中,我們了解了電感器的不同屬性和特性。這些規格有助於確定電路中電感器的效率。製造商為特定應用類別提供電感器,包括射頻扼流圈、功率、大電流和高頻。因此,與電阻器或電容器(對於任何給定應用都有很多選擇)相比,選擇電感器非常簡單。

在之前的教程中,我們了解了電感器的不同屬性和特性。這些規格有助於確定電路中電感器的效率。製造商為特定應用類別提供電感器,包括射頻扼流圈、功率、大電流和高頻。因此,與電阻器或電容器(對於任何給定應用都有很多選擇)相比,選擇電感器非常簡單。我們已經討論了一些電感器類型,例如螺線管線圈、環形線圈、罐形磁芯和傳輸線電感器。此處介紹了其他一些廣泛使用的電感器類型。

空氣線圈– 空心線圈是最簡單的電感器。這些是使用非磁芯的螺線管線圈,根據它們的設計頻率範圍,可以將單圈導線連接到大線圈。這些電感器的電感標稱值較低,但品質因數較高。由於沒有磁芯,它們不會因磁芯中常見的磁滯、渦流或失真而遭受運行損失。由於非磁性磁芯在大電流流過線圈時不易升溫,因此這些電感器具有高 Q 因數,因為磁芯以熱量形式損失的能量最少。隨著信號頻率的增加,所需電感值減小,使空心線圈電感器適用於高頻應用。處理超高頻的電路通常需要單圈導線的空心線圈。空氣線圈的表面貼裝版本也可用。空心線圈廣泛應用於射頻電路、調頻接收機、開關電源、UPS、射頻功率放大器、射頻通訊、遙控玩具等。

空心線圈電感示例

陶瓷磁芯 ——這些堅固耐用的電感器用於高頻大電流應用以及振盪器和信號發生器電路。陶瓷磁芯電感器的一些典型應用包括射頻濾波器、阻抗匹配、隔離電路、音頻應用和無線通信。

陶瓷磁芯電感示例

鐵氧體磁芯天線——這些電感器用於頻率範圍在 100 kHz 至 1 MHz 之間的天線應用,並且可以包含鐵氧體棒、鐵粉或非磁性酚醛材料作為磁芯。線圈纏繞在用作天線的杆上。工作頻率取決於磁芯的磁導率。信號要求的工作頻率越高,磁芯的磁導率越低。高頻天線一般採用酚醛磁芯而不是鐵氧體磁芯。

鐵氧體磁芯環形棒狀天線示例

環形線圈——正如在之前的教程中所討論的,環形線圈可以使用鐵粉或鐵氧體磁芯。磁芯的環形形狀可實現小尺寸的高電感,並最大限度地減少磁芯周圍相等和相反電流的電磁干擾。環形線圈有通用型和表面貼裝型兩種。它們被廣泛用作電子電路中的電感器,幾乎適用於所有類型的應用,如交流電源扼流圈、濾波電路、電源、振盪器、脈衝發生器、電信、汽車電子、音頻電路等。

環形線圈示例

罐型——罐型磁芯可用於在高電流應用中提供超高電感。這些電感器以小尺寸提供穩定的電感和高質量因子而著稱。鍋形鐵芯通常用作音頻電路、電信和汽車電子中的直流扼流圈、濾波器和差模扼流圈。由於其獨特的設計,它們具有顯著的自屏蔽優勢和高飽和電流。

鍋芯電感器的圖像

電流檢測——這些電感器可在一定頻率範圍內使用,通常帶有一個中心抽頭。它們的電感器通常用於電池供電的消費電子設備中的直流到直流轉換器。

電流感應電感示例

大電流扼流圈——大電流或射頻扼流圈使用鐵粉或鐵氧體磁芯,線圈匝數少,以小尺寸實現高值電感。這些電感器通常用於電源、通信系統和大電流電器。

大電流扼流圈示例

Balun Chokes – 「Balun」代表阻抗的平衡和不平衡轉換。這些電感器用於無線電、電視和通信電路中,專門用於阻抗匹配。

氣繞巴倫扼流圈示例

鐵氧體扼流圈——鐵氧體扼流圈是沒有任何線圈的鐵氧體磁珠;相反,來自電路的電線纏繞或穿過扼流圈。這些電感器在 RF 應用中用於消除不需要的 RF 頻率。它們有引線型和空心型,以及用作高頻電阻器的片式磁珠型,僅允許直流通過。鐵氧體扼流圈廣泛用於不同應用中的電纜,以去除信號中不需要的 RF 分量或防止接收器電路中不需要的外部 RF 信號。

數據線中使用的鐵氧體磁珠示例

共模和差模扼流圈——共模和差模扼流圈用於無線電和通信應用中的噪聲消除。這些電感器通常用於消除電纜中天線效應引起的噪聲,並避免來自電源線的 EMI 和 RF 干擾。

共模扼流圈示例

寬帶扼流圈——寬帶扼流圈用於在低頻應用中衰減不需要的射頻信號而不會造成功率損失。這些電感器廣泛用於過濾通信系統、電源、UPS、信號發生器、射頻功率放大器、I/O 板和 PC 板中的 EMI 和射頻干擾。

寬帶扼流圈示例

可調——這些電感器設計用於提供可變電感。它們要麼有一個帶螺釘的滑動磁芯,用於相對於線圈滑入和滑出磁芯(如傳輸線電感器),要麼可以使用滑塊觸點和線圈(如罐式磁芯和螺線管類型)。使用滑動磁芯的可調電感器基於磁導率調諧的概念工作。這些電感器用於工作在窄帶寬和高 Q 因數的諧振電路中,適用於低頻射頻通信、RC 玩具、電源、脈衝發生器、信號發生器和振盪器等廣泛應用。

可調電感示例

模壓——這些小型電感線圈採用軸向引線封裝,用於 PC 板。線圈通常在組件周圍有一層保護塗層。它們作為通用電感器廣泛用於各種應用。

模製電感示例

浸漬- 這些電感器類似於模製電感器。它們採用帶有保護塗層的軸向或徑向封裝,因此可以在惡劣的環境條件下使用。與模製電感器一樣,浸漬電感器也是通用電感器,用於 EMI 和射頻干擾不是主要問題的各種應用。

浸漬電感的例子

屏蔽– 這些緊湊型電感器帶有磁屏蔽,可避免磁耦合、EMI 和 RF 干擾。它們用於信號損壞是主要問題的高可靠性應用。屏蔽電感器有多種封裝形式,包括軸向引線、徑向引線和表面貼裝。它們廣泛用於高端消費設備、計算機、通信系統、濾波器和 DC/DC 轉換器。

屏蔽電感器示例

多層晶片——這些表面貼裝電感器用於高密度 PCB,適用於信號發生器、射頻放大器、脈衝發生器、開關電源、帶通濾波器等各種電路中的 EMI/RFI 衰減、阻抗匹配和諧振振盪、模數轉換器和通信系統。這些電感器用於尺寸、振動或板間磁耦合是重要問題的扼流圈型應用。

積層片式電感器示例

顯然,不同類型的電感器是為適應特定應用而設計的。專為高頻應用設計的電感器具有低電感值、低直流電流額定值、低直流電阻、高品質因數和 SFR。濾波電路中使用的電感器具有高電感、高 SFR 以及高直流額定值。同樣,用於耦合應用的電感器也具有高電感和高 SFR。用於開關電源和 DC-DC 轉換器的電感器應具有較高的直流額定值。

對於大多數通用應用,使用空心線圈、環形線圈、罐形磁芯、片式電感器、模製或浸漬電感器。對於特定應用或電路要求,可以首選其他類型的電感器。

活動 11
嘗試從各種在線市場找出主要的電感器製造商。查看他們製造的不同類型的電感器,並比較不同電感器類型的數據表。嘗試找出不同類型的電感器如何具有不同的技術規格以適應其預期應用。

在下一篇文章中,我們將討論為給定電路/應用選擇電感器。

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