电感器是一种在线圈中形成磁场以对交流信号产生感应电动势的器件。电感量用自感系数来表示，单位为亨利（H），常用单位有毫亨（mH）和微亨（μH）。1H等于1000mH，1ｍH等于1000μH。线圈通过电流时会产生磁场，磁场的变化又会在线圈内产生感应电动势，这就是电感器对电路的感抗作用，表现为对交流信号的阻碍与能量储存能力。

一、电感器的基本构成与符号

- 结构组成：电感器通常由绕组、骨架、磁芯（可有也可无）、屏蔽罩以及封装材料等组成。绕组以导线绕制在绝缘骨架或磁芯上，骨架材质常见为塑料、胶木、陶瓷等；磁芯材料多为铁氧体或铁基材料，能提高电感量。空心（空芯）电感器不使用磁芯，常用于高频场合。

- 电路符号与名称：在电路图中，电感器用字母“L”表示，其电感值和特性随结构与材料而异。

二、电感器的作用

- 主要功能包括：对交流信号进行滤波、隔离、匹配以及与其它元件共同构成谐振电路。通过磁场储能，电感器在瞬态和交流信号中都能实现能量的暂时储存与传递。

三、电感器的结构与特点

- 骨架：支撑绕组并协助提高电感量。大型固定式或可调式电感器多通过骨架将线圈及磁芯固定在内腔。

- 绕组：具有单层或多层结构，单层可分密绕与间绕；多层绕组有分层平绕、乱绕等形式。绕组的匝数与绕制方式直接决定电感量。

- 磁芯与磁棒：常用镍锌或锰锌铁氧体材料，形状多样，如工字、柱形、E形、帽形等。铁芯材料还包括硅钢片等，用以提升磁路的传导性。

- 屏蔽罩：为减小电感器工作时产生的磁场对外部电路的干扰，常配置金属屏蔽罩。使用屏蔽罩的电感器会增加损耗、降低Q值。

- 封装材料：色码电感等小型器件常以塑料或环氧树脂封装，便于表面贴装或插装安装。

四、电感器的种类

- 按结构分：线绕式与非线绕式（如多层片状、印刷电感）两大类；可分为固定式和可调式。

- 按贴装方式分：贴片式、插件式；是否有外部屏蔽决定其是否为屏蔽电感器。

- 按工作频率与用途分：高/中/低频电感器；振荡电感、滤波电感、偏转电感、阻流电感、耦合/被偿电感等。可调式电感器还包括磁心、铜心、滑动接点、多抽头等多种调节结构。

- 常见的可调应用：半导体收音机振荡线圈、电视机行振荡线圈、行线性线圈、中频陷波线圈、音频频率补偿线圈、阻波线圈等。

五、电感器的主要参数

- 电感量（L）：表示线圈的自感储能能力。通常随匝数、绕制密度、是否有磁芯及材料等因素变化。单位为亨利，常用mH或μH表示。

- 感抗（XL）：交流电流在电感上的阻抗，XL = 2πfL，与工作频率和电感量相关，单位为欧姆。

- 允许偏差：标称电感量与实际电感量之间的允许误差，振荡与滤波类电感通常要求较高的精度，常见范围在±0.2%~±0.5%；耦合或高频阻流等场合精度要求较低，可能为±10%~±15%。

- 品质因素（Q）：表示线圈的谐振质量，Q = XL / R（等效串联电阻）。Q越高，损耗越小。影响因素包括导线直阻、骨架介质损耗、铁芯/屏蔽产生的损耗及高频趋肤效应等。

- 分布电容：绕组、匝间及线圈与外部部件之间的寄生电容，存在会降低Q值并影响稳定性。越小越好。

- 额定电流：指电感在正常工作条件下可通过的最大电流。超过额定值会导致发热、参数漂移甚至损坏。

六、自感与互感

- 自感：当线圈内有电流时，会在周围形成磁场；电流变化时，磁场变化会在同一线圈内感应出电动势，表现为自感现象。

- 互感：若两组线圈靠近，一组线圈的磁场变化会影响另一组线圈，产生互感。两者耦合程度决定了互感的大小，互感元件被称为互感器。

七、最小值与最大值

- 最小工作电流与临界电流：当负载电流减小时，线圈中的稳态电流波形需保持连续性；临界电流Ioc定义为波动电流的半峰值，即Ioc = ΔiL/2。当工作电流低于Ioc时，电感可能从连续状态进入不连续状态。

- 设计考量：在单端正激式变换器等电路中，L值不仅决定稳态响应，还影响跨输出的稳定性。多输出时，为保证辅助输出电压稳定，主输出的电感通常需要保持在一定的最小值以上，以避免占空比变化导致其他输出电压下降。

- 最大值与实际约束：电感的最大值受效率、体积、成本等限制影响。过大的电感会降低调节响应速度，因此在设计中需权衡。

八、共模电感

- 定义与用途：共模电感（共模扼流圈）常用于抑制开关电源和高速接口中的共模电磁干扰（EMI），也用于主板滤波，降低信号线向外辐射的干扰。

- 工作原理：两组线圈绕在同一铁芯上，匀称匝数且磁路耦合良好。对差模信号，两线电流方向相同，使磁场相互抵消，电感对差模的阻抗较低；对共模信号，同向电流在两线圈中产生同向磁场，使总感抗显著增大，起到抑制共模干扰的效果。

- 在实际设计中的应用：共模电感帮助抑制接口暴露出的共模传导干扰，降低 EMI 辐射。优秀的整机防 EMI 设计通常是多方面的，单靠共模电感并不足以覆盖全部需求。布线布局、去耦电容、屏蔽、走线长度和对地设计等共同决定了整机的防 EMI 性能。

- 实践要点：在高频走线、USB、IEEE 1394 等接口处使用共模电感时，应结合板内走线的对称性、屏蔽、回流路径以及去耦电容的放置，综合提升防 EMI 效果。

九、常用的电感计算与设计要点

- 基本公式回顾：

- 自感量与结构相关：L 与匝数N、磁路长度、有效截面积及材料磁导率有关。对有磁芯的线圈，L 常用近似表示为 L ≈ μ0 μr N^2 S / l，其中 S 为截面积，l 为磁路长度，μ0 为真空磁导率，μr 为磁芯相对磁导率。

- 空气芯与有芯的对比：空气芯线圈的 L 更小，易受温度与几何尺寸影响，通常需要较多匝数来获得期望的感值；有芯线圈通过提高磁导率能在相同匝数下获得更高的 L。

- 感抗关系：XL = 2πfL，随工作频率和电感量增大而增大，成为滤波和阻抗匹配设计的关键参数。

- 实用设计思路：

- 确定目标的电感量 L，选择合适的结构（空气芯、铁氧体芯、铜芯等）和匝数范围。

- 使用简单的公式初步估算匝数：N ≈ sqrt(L / AL)，其中 AL 为材料与结构决定的电感系数，单位通常为 nH/圈^2（具体数值需参考材料数据）。

- 对于圆柱或柱形磁芯等形状，可以用 L = μ0 μr N^2 S / l 的表达式进行初步计算，再通过实际绕制与测量进行调整。

- 考虑直流偏磁与饱和：直流电流会改变磁路的有效磁导率，进而使 L 发生变化，在大电流场景下需评估饱和效应。

- 设计时要关注温升与额定电流：超过额定电流会导致温升上升、参数漂移甚至器件损坏，需要在热设计与散热条件下选择合适的尺寸与材料旋乐吧spin8。

- 近似公式与经验公式：针对空心/ hollow 型线圈、不同几何参数的经验型公式在实际设计中有一定参考价值，但应结合实际测量和厂商数据进行校核，以避免误差过大。

以上内容对电感器的基本概念、结构、分类、主要参数及常见应用进行了系统概述，并给出了一些设计与计算的要点。若需要针对特定应用（如高频滤波、射频电路、开关电源等）给出更精确的选型与计算方案，可提供具体工作频段、所需电感量、耐流、尺寸限制等信息，以便给出更贴合实际的建议。