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常见电感的种类及使用场景

2019/5/16 14:51:39点击:
常见电感的种类及使用场景:
10种常用电感包括:工字型电感,色环电感,空芯电感,环形线圈电感,贴片叠层高频电感,磁棒电感,SMD贴片功率电感,穿心磁珠,贴片磁珠,贴片高频变压器,插件高频变压器。以下将一一分析它们的特性。
举一例子,客户希望最有效利用空间,他们最喜欢方形形状的产品,而我们电感的中轴,我们最方便,最有效的制程形状是圆形,如何将圆形的东西放在方形的空间,发挥最大的效果,这就是妥协!  

归纳整理,作者认为是应用,物理,技术,材料,制程,成本等等妥协后的产物。现时出现在市面上的产品,是综合以上妥协后,一时一地的最佳化产品。请留意“一时一地 ”这四个字,这意味着现时的产品,全都不是极致的产品!这代表我们发展的空间是无限宽广的, 只要我们肯用心了解,用心去研究,更佳化的产品将陆续出现。 

1 色环电感
色环电感是最简单的棒形电感的加工,主要是用作讯号处理。本身跟棒形电感的特性没有很大的差别,只是多了一些固的物,和加上一些颜色方便分辨感值, 因单价算是十分便宜,现时比较不注重体积,以及仍可用插件的电子产品,使用色环电感仍多。因为是插件式,而且太传统了,被时代淘汰是时间的早晚。
2 空芯电感
空心电感主要是讯号处理用途,用作共振,接收,发射等等。空气可应用在甚高频的产品,故此很多变异要求不太高的产品仍在使用,因为空气不是固定线圈的最佳材料,故此,在要求越来越严格的产品趋势上,发展有限!
3 工字型电感
它的前身是挠线式贴片电感,工字型电感是它们的改良, 挡板有效加强储能能力,改变EMI方向和大小,亦可降低RDC。它亦可说是讯号通讯电感跟POWER电感的一种妥协。 
贴片式的工字型电感主要用于几百kHz至一两MHz的较小型电源切换, 如数字相机的LED升压,ADSL…等等的较低频部份的讯号处理或POWER用途,它的Q值有20,30,做为讯号处理颇为适合;RDC比挠线式贴片电感低,作为POWER也是十分好用,当然,很大颗的工字型电感,那肯定是POWER用途了。  
工字型电感最大的缺点,仍是开磁路,有EMI的问题,另外,噪音的问题比挠线式贴片电感大。  我个人认为,工字型电感肯定不是最佳化的结构, 改良空间仍是十分大!
4 环形线圈电感
环形线圈电感,是电感理论中很理想的形状, 闭磁路,很少EMI的问题,充分利用磁路,容易计算, 几乎理论上的好处,全归环形线圈电感, 可是,有一个最大的缺点,就是不好挠线,制程多用人工处理。  
用机器的话,环形挠线的竞争力,仍有待做机械和电子控制的工程师来提升。环形线圈电感虽然是电感中很理想的形状,但因为主要是人工挠线, 作为讯号处理,因为要求较高,所以比较少用,但很小很小的环形线圈电感,却仍是用量十分大,主要是用在高频,高感的通讯产品上。  
环形线圈电感最大量的,是用铁粉芯作材料,跟树脂等混在一起,使得Air gap均匀分布在铁粉芯内部,做电感的,有一定的敏感度,当我们看到Air gap二字,就知道是用在power上,故此,铁粉芯环形线圈电感,是power电感最常用的一种,IDC可以达到20多安培。 
环形线圈电感的改良空间是十分大的,不妨往这方向研发和思考。
铁粉芯环形线圈电感的优点是环形,但缺点亦是环形,前面曾说,使用者最喜欢的形状是方形,故此,在妥协下,环形线圈电感并不是最具优势。
5 贴片迭层高频电感
贴片迭层高频电感,其实就是空心电感.特性完全相同,不过因为容易固定,可以小型化。
贴片迭层高频电感跟空心电感比较, 因为空气不是好的固定物,但空气的相对导磁率是一,在高频很好用, 故此,找一些相对导磁率是一,又是很好的固定物,那不是很好。 
事实,世间绝大部份的物质,对导磁率都是一, 最便宜的就是石头,贴片迭层高频电感的材质就是石头,石头就是硅啦! 三氧化二铝等等的材质,也是一样的用意啦。 
总之,贴片迭层高频电感材质的目的,是可以做成积层贴片,方便印刷线路,我们不单不希望贴片迭层高频电感的材质有特性,我们希望它完全没有特性更佳,使得贴片迭层高频电感特性完全像空心线圈,而且因为能固定,所以变异很小很小, 在制程上,因为迭层制程,更可以尽量小型化。 Z=2*圆周率*频率*电感值 ,2和圆周率是常数,不管它们,相同的阻抗,频率越高,代表电感值可以越小, 现时通讯产品的频率就是越来越高, 这代表,感值需求越来越小。
感值越小,代表我们可以做得更小颗,更不用高导磁率的磁性材料,用空气,用石头就可以了,所以,贴片迭层高频电感的使用量一定会越来越多,这是人类发展的必然趋势。  
贴片迭层高频电感跟贴片挠线式高频电感的比较, 贴片迭层高频电感的Q值不够高,是最大的缺点, 但我可以确定,现在市面上的贴片迭层高频电感Q值,肯定不是这产品的极限, 故此,改善的空间仍是十分宽广。另外,因为高频产品的变异要求十分严格, 所以,材质对温度的变化,也是台湾和中国贴片迭层高频电感,尚无法跟日系强烈对抗的重要原因!  
杀价只是竞争手段之一,为什么不想想看从技术去提升竞争力呢!  
最后,因为感值会越来越小,精准度要求越来越高, 贴片迭层高频电感会取代贴片挠线式高频电感, 南海十一郎预测, 5年到10年后,贴片薄膜高频电感,也会取代贴片迭层高频电感。 研究和市场方向,要抓对啊!
6 磁棒电感
磁棒电感是空心电感的加强,电感值跟导磁率成正比, 塞磁性材料进空心线圈,电感值,Q值…等等都会大为增加。好处,就自己想象了. 如果想不通,或者不想思考,要早点改行喔!  磁棒电感是最简单,最基本的电感, 30年到100年前,电感有什么应用,它就有什么应用,特性亦是如是。
7 SMD贴片功率电感
SMD贴片功率电感最主要是强调储能能力,以及LOSS要少。
8 穿心磁珠
穿心磁珠,就是阻抗器啦, 电感是低通组件,可让低频通过,阻挡高频。
9 贴片磁珠
贴片磁珠就是穿心磁珠的下一代。
10 贴片高频变压器,插件高频变压器
高频变压器嘛,一般用于开关电源。