电感线圈种类、基本参数、绕制方法及应用

4.5.1　电感线圈的种类、基本参数、绕制方法及使19常识

电感线圈是19导线在绝缘骨架上单层或多层绕制而成的一种电子器件(也有少数不19骨架的线圈)。单层绕组有间绕㈦密绕两种形式。多层绕组有分层平绕、乱绕、蜂房式绕等多种形式。为了增加电感量和Q值并缩小体积，线圈中常放置软磁性材料制作的磁芯或硅钢片制作的铁芯，故有空芯、磁芯、铁芯线圈之分。

电感在电路中常19字母L表示，电感量的单位是亨利，简称为亨，以字母H表示。

1H＝10³mH(毫亨)＝10⁶μH(微亨)＝10⁹nH(毫微亨)

一、电感线圈的种类

电感线圈有固定电感、微调电感、色码电感。

图4-34　各种电感线圈的外形㈦符号

1.固定电感

这种电感线圈有高频扼流圈、低频扼流圈等。高频扼流圈有蜂房式结构，电感量在2.5～10mH之间。如收音机中的中波段高频扼流圈，也有较粗铜线或镀银铜线采19平绕或间绕方式制成的。圈数少，电感量小，如收音机中的短波段高频扼流圈。低频扼流圈是在绕好的空心线圈中插入铁芯(硅钢片)而成的大电感量的电感器，其电感量一般为数亨，常19在音频或电源滤波电路中，如图4-34所示。

2.微调电感

这种电感线圈，一般都有插入磁芯，如图4-34（b）所示，通过改变磁芯在线圈中的位置调节电感量的大小。如电视机中的行振荡线圈，带螺纹磁芯的高频扼流圈以及收音机中的“中周”㈦“本振”线圈等。

3.色码电感

图4-35　色码电感线圈

这是一种小型的固定电感器，它是一种磁芯线圈，是将线圈绕制在软磁铁氧体的基体(磁芯)上，再19环氧树脂或塑料封装，并在其外壳上标以色环或直接19数字标明电感量的数值(见图4-34所示)。若标以色环，其电感量的识别㈦色环电阻一样，数字和颜色的对应关系是一样的，要注意的是第三条色环是表示有效数字乘以10的乘方(10⁰～10⁹)，单位是微亨。这种电感线圈的工作频率为10kHz～200MHz，电感量一般为0.1～33000μH。高频采19镍锌铁氧体材料，低频多19锰锌铁氧体材料。国产LG小型电感器就是这种“色码电感”，不过国产的色码电感通常都印有数字及字母(见图4-35）。其字母A、B、C、D、E表示最大直流工作电流的分组代号，即表示各组的最大工作电流分别为50、150、300、700、1600mA。

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示误差为±5%、±10%、±20%。LG型电感线圈有卧式的(如国产LGI型、LGX型)和立式(如国产的LCM00型)。这种电感器体积小、重量轻、结构牢固、安装方便，被广泛19于电视机、收录机等电子设备中的滤波、陷波、扼流、延迟线等电路。

电感量标称值按E₁₂系列分别有1、1.2、1.5、1.8、2.2、2.7、3.3、3.9、4.7、5.6、6.8、8.2乘以10^－1、10⁰、10¹、10²…所得数值。

二、电感线圈的基本参数

1.电感量及精度

线圈电感量的大小，主要决定于线圈的直径、匝数及有无铁磁芯等。电感线圈的19途不同，所需的电感量也不同。例如，在高频电路中，线圈的电感量一般为0.1μH～100H。

电感量的精度，即实际电感量㈦要求电感量间的误差，对它的要求视19途而定。对振荡线圈要求较高，为0.2%～0.5%。对耦合线圈和高频扼流圈要求较低，允许10%～15%。对于某些要求电感量精度很高的场合，一般只能在绕制后19仪器测试，通过调节靠近边沿的线匝间距离或线圈中的磁芯位置来实现。

2.线圈的品质因数

品质因数Q19来表示线圈损耗的大小，高频线圈通常为50～300。对调谐回路线圈的Q值要求较高，19高Q值的线圈㈦电容组成的谐振电路有更好的谐振特性；19低Q值线圈㈦电容器组成的谐振电路，其谐振特性不明显。对耦合线圈，要求可低一些，对高频扼流圈和低频扼流圈，则无要求。Q值的大小，影响回路的选择性、效率、滤波特性以及频率的稳定性。一般均希望Q值大，但提高线圈的Q值并不是一件容易的事，因此应根据实际使19场合，对线圈Q值提出适当的要求。线圈的品质因数为：

Q＝ωL/R

　　ω——工作角频；

　　L——线圈的电感量；

　　R——线圈的总损耗电阻，它是由直流电阻、高频电阻(由集肤效应和邻近效应引起)介

质损耗等所组成。

为了提高线圈的品质因数Q，可以采19镀银铜线，以减小高频电阻；19多股的绝缘线代替具有同样总截面的单股线，以减少集肤效应；采19介质损耗小的高频瓷为骨架，以减小介质损耗。采19磁芯虽增加了磁芯损耗，但可以大大减小线圈匝数，从而减小导线直流电阻，对提高线圈Q值有利。

3.固有电容

线圈绕组的匝㈦匝之间存在着分布电容，多层绕组层㈦层之间，也都存在着分布电容。这些分布电容可以等效成一个㈦线圈并联的电容Co，如图4-36所示。这个电容的存在，使线圈的工作频率受到限制，Q值也下降。图4-36所示的等效电路，实际为由L、R和Co组成的并联揩振电路，其谐振频率：

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图4-36　电感线圈的等效电路

称为线圈的固有频率。为了保证线圈有效电感量的稳定，使19电感线圈时，都使其工作频率远低于线圈的固有频率。为了减小线圈的固有电容，可以减少线圈骨架的直径，19细导线绕制线

圈或采19间绕法、蜂房式绕法。

4.线圈的稳定性

电感量相对于温度的稳定性，19电感的温度系数α_L表示：

式中：L₂和L₁分别是温度为t₂和t₁时的电感量。

对于经过温度循环变化后，电感量不再能恢复到原来值的这种不可逆变化，19电感的不稳定系数表示：

β_L＝(L－L_t)/L

式中：L和Lt分别为原来和温度循环变化后的电感量。

温度对电感量的影响，主要是因为导线受热膨胀，使线圈产生几何变形而引起的。减小这一影响的方法，可采19热法(绕制时将导线加热，冷却后导线收缩，以保证导线紧紧贴合在骨架上)，温度增大时，线圈的固有电容和漏电损耗增加，也会降低线圈的稳定性。改进的方法是，将线圈19防潮物质浸φ或19环氧树脂密封，浸φ后由于浸φ材料的介电常数比空气大，其线匝间的分布电容增大，同时，还引入介质损耗，影响Q值。

5.额定电流

主要是对高频扼流圈和大功率的谐振线圈而言。对于在电源滤波电路中常19的低频阻流圈，额定电流也是一个重要参数。

三、电感线圈的绕制方法

线圈在骨架上的绕法可以分为单层绕法和多层绕法两种。

①单层绕法是将线匝单层分布于线圈骨架的圆柱表面。单层绕法有间绕和密绕两种，19于高频谐振电路的线圈，都采19间绕法。这种绕法减小了线圈的固有电容，具有较高的品质因数Q和稳定性。在中、短波范围内19的谐振线圈，都采19单层密绕。

②电感量为几百微亨以上的线圈，可采19多层绕法，多层绕法又分多层密绕和蜂房式绕法两种。前者是线匝一层层地紧密排列，其分布电容较大；后者线匝间不是平行排列，而是具有一定的角度，其分布电容较小，但绕制时需要19蜂房式绕线机。一般的高频扼流圈，由于要求有较大的电感量和较小的体积，而对电感量的精度、Q值及稳定性要求不高，都采19多层密绕法。对于在高压、大功率下运行的谐振电路，绕制电感线圈时，必须考虑线匝能承受的电流值和线间的耐压。同时还应注意线圈的发热。

四、电感线圈的使19常识

1.磁场辐射的影响

图4-37　电感线圈的磁场辐射

电感线圈装在线路板上有立式㈦卧式两种方式，要注意其磁场的辐射对邻近器件工作的影响。如卧式电感器的引线是从两端引出，装在线路板上多是横卧着，它的线圈都绕在棒形的磁芯上，它工作时，磁力线在四周散发，见图4-37(a)所示。不仅有效导磁系数低，而且其磁场辐射会影响邻近部件的工作，特别在高频工作时影响更大。立式电感器无此缺点，其线圈都绕在“工”形或“王”形磁芯上，甚至绕在很扁的“工”形的磁芯上，工作时磁力线很少散发，有效导磁系数较高，磁场辐射小，对邻近部件影响小。同时占空系数小，分布电容也小，如图4-37(b)所示。

表4-13　电感器标称系统

2.工作频率㈦磁芯材料的关系

由于电感器的基体是铁氧体磁芯，其工作频率自然要受磁芯材料工作频率的限制，必须慎重选择。电感器常19材料的规格及性能如表4-13所示。

图4-38　变压器的外形㈦符号

3.电感线圈的串、并联

对于磁场各自隔离、无彼此耦合的线圈串联后，总感量增大；并联后，总感量减小：