感抗:电感的「电阻」
电阻对直流和交流「一视同仁」(阻值不变),但电感的阻抗随频率变化:
Xₗ = 2πfL
其中:Xₗ = 感抗(Ω),f = 频率(Hz),L = 电感值(H)
频率越高,感抗越大 → 电感通低频、阻高频。所以电感用来做:
- 电源滤波:串一个电感,高频噪声被滤掉(和电容配合,形成 LC 滤波)
- RF 扼流圈:阻止高频信号进入电源轨道
- DC-DC 储能:SMPS 里电感是储能元件(和电容配合)
LC 振荡频率
电感和电容并联或串联,会在某个频率产生谐振(阻抗最大或最小)。这个频率是电路设计里极重要的参数:
f = 1 / (2π√LC)
例:L=10μH,C=100pF
f = 1 / (2×3.14×√(10×10⁻⁶ × 100×10⁻¹²))
= 1 / (6.28×√10⁻¹⁵)
= 1 / (6.28×3.16×10⁻⁸)
≈ 5.03 MHz
这个公式用在:LC 振荡器(正弦波产生)、选频电路(收音机调台)、SMPS 设计(决定开关频率)。
电感储能
电感在通电时把电能存进磁场里,电流断开时释放出来。储能公式:
E = ½ × L × I²
例:L=100μH,电流 I=2A
E = 0.5 × 0.0001 × 4 = 0.0002 J = 200 μJ
这个值在 SMPS 设计里很重要:电感要存足够的能量,才能在整个开关周期内维持输出电流不跌落。
电感值的标法
| 标法 | 示例 | 含义 |
|---|---|---|
| 直标 | 100μH | 直接写 |
| 三位数 | 101 | 10×10¹ μH = 100 μH |
| 四位数(精密) | 1001 | 100×10¹ μH = 1mH |
| R 标法 | R47 | 0.47 μH(R 代表小数点) |
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FAQ
电感和磁珠有什么区别?
电感是储能元件(电流连续),磁珠是损耗元件(把高频噪声转成热)。磁珠在低频时像电感,高频时像电阻。电源滤波常用「电感 + 磁珠」组合,各司其职。
空心电感和磁芯电感怎么选?
空心电感:线性好(电流大了电感值不变),但要做大电感值体积很大。磁芯电感(铁氧体、铁粉芯):同样电感值体积小很多,但电流大了会饱和(电感值骤降)。大电流场合用空心或加气隙的磁芯电感。