嵌入式——认识电子元器件——电感系列

介绍

• 电感器(Inductor)，符号L。简称线圈、扼流圈，是三大被动元器件（电阻、电容、电感）之一。本质：是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。
• 结构：由绝缘导线绕制线圈构成，部分内置磁芯、铁芯、铁氧体磁芯。类似于变压器，但只有一个绕组。
• 电感器具有一定的电感，它只阻碍电流的变化。如果电感器在没有电流通过的状态下，电路接通时它将试图阻碍电流流过它；如果电感器在有电流通过的状态下，电路断开时它将试图维持电流不变。
• 电感器又称扼流器、电抗器、动态电抗器。
• 特性：电感器的特性与电容器的特性正好相反，它具有阻止交流电通过而让直流电顺利通过的特性。直流信号通过线圈时的电阻就是导线本身的电阻压降很小；当交流信号通过线圈时，线圈两端将会产生自感电动势，自感电动势的方向与外加电压的方向相反，阻碍交流的通过，所以电感器的特性是通直流、阻交流，通低频、阻高频，阻碍电流突变，电流不能瞬间骤增、骤减。
• 用途：电感器在电路中经常和电容器一起工作，构成LC滤波器、LC振荡器等。另外，人们还利用电感的特性，制造了阻流圈、变压器、继电器等。

单位

1H=1000mH# 毫亨1mH=1000μH# 微亨1μH​=1000nH​# 纳亨

名词介绍

电感量

衡量线圈产生磁场、储存磁能的能力，数值越大，阻碍交流能力越强。

直流电阻（DCR）

线圈铜线本身的电阻，阻值越小，发热损耗越低，电路效率越高。

饱和电流（Isat）

通过电流超过额定值时，磁芯磁饱和，电感量急剧下降，失去限流滤波作用，易发热损坏。

额定电流

电感长期安全工作的最大持续电流，超过会过热、烧毁。

感抗（XL）

电感对交流电的阻碍作用，频率越高，感抗越大，也就是「阻高频」。

自感 / 互感

自感：单一线圈电流变化，自身产生反向电动势阻碍电流变化；
互感：两个相邻线圈，一个线圈电流变化，感应影响另一个线圈（变压器原理）。

磁芯材质

铁氧体、铁粉芯、硅钢片、空心；决定电感频率适配、温升、体积。

作用

滤波作用

滤除电路中的纹波、杂波、高频干扰，稳定电压电流，是电源电路核心元件。

储能作用

开关电源、升压 / 降压电路中，储存瞬时能量，平稳供电。

限流扼流

抑制瞬间冲击电流，防止后级元器件因浪涌电流烧毁。

信号隔离与耦合

隔离高低压、隔离干扰信号，保证电路独立稳定工作。

谐振选频

与电容组成 LC 谐振电路，用于收音机、射频、无线信号接收。

降压 / 升压辅助

配合二极管、电容，实现 DC-DC 电压转换。

主要应用用途

• 开关电源、适配器、充电器、锂电池保护板
• 家电控制板：空调、冰箱、洗衣机、燃气表、水表
• 嵌入式硬件、单片机、STM32 电路板
• 通信射频电路、无线网络设备
• 工业控制、变频器、仪器仪表
• 汽车电子、充电桩、安防设备

分类

按磁芯结构分类

• 空心电感：无磁芯，高频特性好，多用于射频、高频信号电路。
• 铁氧体磁芯电感：体积小、电感量大，电路板、消费电子最常用。
• 铁芯电感：低频、大功率，工业设备、变频器、电源设备。

按封装外形分类

• 插件电感：色环电感、工字电感、磁环电感，手工焊接、大功率场景。
• 贴片电感：小型化，手机、主板、智能硬件、嵌入式设备。
• 功率电感：大电流、耐高压，主板供电、开关电源。

按功能特殊分类

• 共模电感：抑制共模干扰、EMI 滤波，用于适配器、家电、充电桩。
• 磁珠：特殊高频电感，专门吸收高频杂波、辐射干扰。
• 扼流圈：低频限流、电源滤波，阻止杂波回流。
• 可变电感：可调节线圈匝数 / 磁芯位置，多用于射频调试。

按工作频率分类

• 低频电感、中频电感、高频电感

常见故障现象

• 线圈断路：内部铜线烧断、震断 → 电路断电、设备不开机、功能失效。
• 线圈短路：绝缘层破损匝间短路 → 发热严重、烧保险、主板短路。
• 磁芯破损 / 脱落：电感量下降、干扰增大、设备工作不稳定、死机。
• 磁芯饱和：大电流下性能失效，滤波变差、电压不稳。
• 老化虚焊：接触不良，设备间歇性故障。

示例图

注：图片来源