在电路设计中会经常使用到电感和磁珠,虽然在电路中的作用有所不同,但它们都属于磁性电子元器件,本文简单介绍下电感和磁珠的区别
电感和磁珠
1. 结构不同
电感和磁珠的结构主要由磁性材料、金属线圈和外壳组成,具体结构如下图所示:
电感磁珠结构图
电感其实是金属线圈缠绕在磁芯上,而磁珠是在内部折叠后外围包裹着铁氧体磁性材料。
2. 工作原理不同
电感器(Inductor)又称扼流器、电抗器、动态电抗器,是储能器件,能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。
磁珠则是能量转换(消耗)器件,将流过他的高频信号以热能的形式消耗掉。
3. 电路标识不同
电感通常用L打头(不同电感标识符号会有部分差异),磁珠一般以FB打头,如电感磁珠结构图所示,有些人也习惯统一使用L标识磁珠和电感。
4. 等效电路不同
磁珠频率特性
在低频时R值远小于X值,此时阻抗主要由X构成,以此整体表现为感性,如下图10MHz时;
在高频,如200MHz时,磁珠的阻抗主要由电阻R成分构成,磁珠此时表现为阻性,等效电路如下图:
电感频率特性
低频时,电感值会随着频率的降低而增加,因此在低频时电感器能存储更多的磁能;
高频时,电感器的阻抗不仅包含感抗部分,还受电阻和电容等寄生元件的影响,因此,高频时电感的阻抗不再是单一的电感值,而是与频率相关的复杂阻抗,如下图所示:
5. 关键参数不同
电感选型关键参数
电感值:电感值通常以亨利(H)、毫亨利(mH)或微亨利(μH)为单位。电感值大小决定了产生感应电动势的强弱,代表了电感器存储磁场能量的能力,对电路中的电流和电压起着重要的影响。
额定电流与饱和电流:额定电流是电感设计上最大的可用电流,而饱和电流是当电感电流增加到一定程度时,电感的感量会下降,电感抑制电流变化能力会下降,导致系统工作异常或电感烧毁的电流值。在选择电感时,需要参考这两个参数中较小的一个。
自谐频率:是电感与其等效电容构成的谐振电路的频率。为确保电感符合设计要求,选择电感时自谐频率应高于电路的工作频率。
Q值:也叫品质因数,表示电感器在某一频率的交流电压下工作时,所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。Q值越高,电感的损耗越小,效率越高。
DCR(直流电阻):是电感在直流电流下的电阻值,其大小与发热和功率损耗相关。
磁珠选型关键参数
阻抗:磁珠阻抗是在特定条件下(如100MHz时)测得的。常见的表示为如“1000Ω@100MHz”,即在100MHz的频率下,磁珠的阻抗为1000Ω。阻抗越大,抑制噪声的效果越好。噪声通过磁珠时会以热量形式散出,最终达到抑制噪声的效果。
直流电阻(DCR):指直流电流通过磁珠时,磁珠的电阻值。DCR越小分压值越小,即对有用信号的衰减也越小。
额定电流:指磁珠正常工作时允许通过的最大电流。
6. 典型应用电路
攻城狮鹏哥
杭州先途电子有限公司 高级硬件工程师
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电感
电感一般用在电源电路或储能滤波电路中,如下所示:
π型滤波电路:
BOOST电源电路:
BUCK电源电路:
磁珠
磁珠用来吸收高频干扰,一般用在电源之间或者信号线上。如下图所示: