电感，和电容、电阻一起，是电子学三大基本无源器件；电感的功能就是以磁场能的形式储存电能量。 如上图所示，当恒定电流流过线圈时，根据右手螺旋定则，会形成一个图示方向的静磁场。而电感中流过交变电流，产生的磁场就是交变磁场，变化的磁场产生电场，线圈上就有感应电动势，产生感应电流： 电流变大时，磁场变强，磁场变化的方向与原磁场方向相同，根据左手螺旋定则，产生的感应电流与原电流方向相反，电感电流减小；
电流变小时，磁场变弱，磁场变化的方向与原磁场方向相反，根据左手螺旋定则，产生的感应电流与原电流方向相同，电感电流变大。
以上就是楞次定律，最终效果就是电感会阻碍流过的电流产生变化，就是电感对交变电流呈
高阻抗。同样的电感，电流变化率越高，产生的感应电流越大，那么电感呈现的阻抗就越高；如果同样的电流变化率，不同的电感，如果产生的感应电流越大，那么电感呈现的阻抗就越高。
所以，电感的阻抗于两个因素有关：一是频率；二是电感的固有属性，也就电感的值，也称为电感。根据理论推导，圆柱形线圈的电感公式如下： 可以看出电感的大小与线圈的大小及内芯的材料有关。
实际电感的特性不仅仅有电感的作用，还有其他因素，如：
· 绕制线圈的导线不是理想导体，存在一定的电阻；
· 电感的磁芯存在一定的热损耗；
· 电感内部的导体之间存在着分布电容。
因此，需要用一个较为复杂的模型来表示实际电感，常用的等效模型如下：
等效模型形式可能不同，但要能体现损耗和分布电容。根据等效模型，可以定义实际电感的两个重要参数。
自谐振频率(Self-Resonance Frequency)
由于Cp的存在，与L一起构成了一个谐振电路，其谐振频率便是电感的自谐振频率。在自谐振频率前，电感的阻抗随着频率增加而变大；在自谐振频率后，电感的阻抗随着频率增加而变小，就呈现容性。
品质因素(Quality Factor)
也就是电感的Q值，电感储存功率与损耗功率的比，Q值越高，电感的损耗越低，和电感的直流阻抗直接相关的参数。
自谐振频率和Q值是高频电感的关键参数
二、电感的工艺结构
电感的工艺大致可以分为3种：
2.1 绕线电感(Wire Wound Type)
顾名思义就是把铜线绕在一个磁芯上形成一个线圈，绕线的方式有两种：
圆柱形绕法(Round Wound)
圆柱形绕法很常见，应用也很广，例如：
平面形绕法(Flat Wound)
平面形绕法也很常见，大家一定见过一掰就断的蚊香
动态投影灯平面形绕法优点很明显，就是减小了器件的高度。
由前文的公式可知，磁芯的磁导率越大，电感值越大，磁芯可以是
· 非磁性材料：例如空气芯、陶瓷芯，貌似就不能叫磁芯了；这样电感值较小，但是基本不存在饱和电流
·
铁磁性材料：例如铁氧体、波莫合金等等；合金磁导率比铁氧体大；铁磁性材料存在磁饱和现象，有饱和电流。
绕线电感可提供大电流、高感值；磁芯磁导率越大，同样的感值，绕线就少，绕线少就能降低直流电阻；同样的尺寸，绕线少可以绕粗，提高电流。
另外，电源设计中，经常遇到电感啸叫的问题，本质就是磁场的变化引起了导体，也就是线圈的振动，振动的频率刚好在音频范围内，人耳就可以听见，合金一体成型电感，比较牢固，可以减少振动。
2.2 多层片状电感(Multilayer Type)
多层片状电感的制作工艺：将铁氧体或陶瓷浆料干燥成型，交替印刷导电浆料，最后叠层、烧结成一体化结构(Monolithic)。
多层片状电感的比绕线电感尺寸小，标准化封装，适合自动化高密度贴装；一体化结构，可靠性高，耐热性好。
引申阅读：搜索关键词LTCC、Thick Film
2.3 薄膜电感(Thin Film Type)
薄膜电感采用的是类似于IC制作的工艺，在基底上镀一层导体膜，然后采用光刻工艺形成线圈，最后增加介质层、绝缘层、电极层，封装成型。
薄膜器件的制作工艺，如下图所示
· 更小的尺寸，008004封装
· 更小的Value Step，0.1nH
· 更小的容差，0.05nH
· 更好的频率稳定性
谁能告诉我Value Step如何翻译才信达雅？云海os
引申阅读：
· Murata Develops World's Smallest Chip Inductor - 008004 size (0.25 x 0.125 mm)
· ATFC-Thin-Film-Inductor
· What is Thin Film
· What is Thin Film?
三、电感的应用及选型
电感，从工艺技术上，领先的基本上是三大日系厂商：TDK、Murata、Taiyo Yuden。这三家的产品线完整，基本上可以满足大多数需求。
三家都有相应的选型软件，有电感、电容等所有系列的产品及相关参数曲线。
· SEAT 2013 - TDK
· Simsurfing - Murata
· Taiyo Yuden Components Selection Guide & Data Library
个人感觉TDK和Murata更领先一点，从的质量看出来的，像Coilcraft的就low一点，毕竟网站也是需要投资的。
在电路设计中，电感主要有三大类应用：
· 功率电感：主要用于电压转换，常用的DCDC电路都要使用功率电感；
· 去耦电感：主要用于滤除电源线或信号线上的噪声，EMC工程师应该熟悉；
· 高频电感：主要用于射频电路，实现偏置、匹配、滤波等电路。
3.1 功率电感
功率电感通常用于DCDC电路中，通过积累并释放能量来保持连续的电流。
功率电感大都是绕线电感，可以提高大电流、高电感；
多层片状功率电感也越来越多，通常电感值和电
功率电感需要根据所选的DCDC芯片来选型。通常，DCDC芯片的规格书上都有推荐的电感值，以及相关参数的计算，这里不再赘述。从电感本身的角度来说明如何选型。
电感值
通常应使用DCDC芯片规格书推荐的电感值；电感值越大，纹波越小，但尺寸会变大；通常提高开关频率，可以使用小电感，但开关频率提高会增加系统损耗，降低效率；
额定电流
功率电感一般有两个额定电流，即温升电流和饱和电流；
当电感有电流通过的时候，由于损耗的存在，电感发热而产生温升，电流越大，温升越大；在额定的温度范围内，允许的最大电流即为温升电流。吸咪头
增加磁芯的磁导率，可以提高电感值，通常使用铁磁性材料做磁芯。铁磁性材料存在磁饱和现象，即当磁场强度超过一定值时，磁感应强度不在增加，即磁导率下降了，也就是电感下降了。在额定电感值范围内，允许的最大电流即为饱和电流。无线通信系统
磁滞回线：磁性材料-------铁氧磁体,比重计，多孔性材料密度仪，液体密度计，固体颗粒体积测试仪，磁性材料密度仪
通常对DCDC电路设计，要计算峰值（PEAK）电流和均方根（RMS）电流，通常规格书中会给出计算公式。
温升电流是对电感热效应的评估，根据焦耳定律，热效应需要考虑一段时间内的电流对时间的积分；选择电感时，设计RMS电流不能超过电感温升电流。
为了保证在设计范围内电感值稳定，设计峰值电流不能超过电感的饱和电流。
usb mass为了提高可靠性，降额设计是必须的，通常建议工作值应降额到不高于额定值的80%。当然降额幅度过大会大幅提高成本，需要综合考虑。
直流电阻
电感的直流电阻会产生热损耗，导致温升，降低DCDC效率；因此，当对效率敏感时，应选择直流阻抗低的电感，例如15毫欧。
还有就是根据产品的应用温度要求、是否需要满足RoHS、汽车级Q200等标准的要求、还有PCB结构限制。
大电流的应用，电感的漏磁就会相当可观，会对周围电路，例如CPU等造成影响。我之前就遇到过X86的CORE电的电感漏磁造成CPU无法启动的现象。因此，大电流应用，应选择屏蔽性能好的电感并且Layout时注意避开关键信号。
引申阅读：Inductors for Power Lines
3.2 去耦电感
去耦电感也叫Choke，教科书上通常翻译成扼流圈。去耦电感的作用是滤除线路上的干扰，属于EMC器件，EMC工程师主要用来解决产品的辐射发射(RE)和传导发射(CE)的测试问题。
去耦电感，通常结构比较简单，大都是铜丝直接绕在铁氧体环上。个人觉得可以分为差模电感和共模电感。这里不再赘述共模和差模的概念。
差模电感
差模电感就是普通的绕线电感，用于滤除一些差模干扰，主要就是与电容一起构成LC滤波器，减小电源噪声。
对于220V市电，差模干扰就是L相到N相之间的干扰；对POE来说，就是POE+和POE-之间的干扰；对于主板上的低压直流电源，其实就是电源噪声。
差模电感选型需要注意一下几点：
· 直流电阻、额定电压和电流，要满足工作要求；
· 结构尺寸满足产品要求；
· 通过测试确定噪声的频段，根据电感的阻抗曲线选择电感；
· 设计LC滤波器，可以做简单的计算和仿真。
· 磁珠(Ferrite Bead)，也常用来滤除主板上的低压直流电源的噪声，但磁珠与去耦电感有区别的。
·
磁珠是铁氧体材料烧制而成，高频时铁氧体的磁损耗(等效电阻)变得很大，高频噪声被转化成热能耗散了；
· 去耦电感是线圈和磁芯组成，主要是线圈电感起作用；
发糕机· 磁珠只能滤除较高频的噪声，低频不起作用；
· 去耦电感可以绕制成较高感值，滤除低频噪声。
磁珠等效电路模型
引申阅读：Understanding Ferrite Beads and Applications
引申阅读：Ferrite Bead Inductors
共模电感
共模电感就是在同一个铁氧体环上绕制两个匝数相同、绕向相反的线圈。
如上图所示的共模电感：
· 当有共模成分流过共模电感时，根据右手定则，会在两个线圈形成方向相同的磁场，相互加强，相当于对共模信号存在较高的感抗；
· 当有差模成分流过共模电感时，根据右手定则，会在两个线圈形成方向相反的磁场，相互抵消，相当于对差模信号存在较低的感抗。
换一个方式理解：当V+上流过一个频率的共模干扰，形成的交变磁场，会在另一个线圈上形成一个感应电流，根据左手定则，感应电流的方向与V-上共模干扰的方向相反，就抵消了一部分，减小了共模干扰。
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