电感

电感简介

• 电感器（简称电感）是电子电路中一种重要的被动元件，主要用于储存磁能、滤波、振荡和阻抗匹配等方面。电感的基本原理是基于电磁感应现象，当电流通过电感器时，它会在周围产生磁场，并在电流变化时反过来产生感应电动势。
• 电感的实质是好多圈导线绕在一个可以导磁的磁环上，具体可以参考高中的楞次定律那里

标准符号

电感的单位：亨（L）
1H = 1000mH
1mH = 1000uH
1uH = 1000nH

与电容的常用单位uF一样，
电感的常用单位是uH

电感的发展历史

电感的原理可以追溯到19世纪，由英国物理学家迈克尔·法拉第（Michael Faraday）在1831年发现。法拉第的电磁感应定律奠定了电感器的理论基础。随着电力技术的发展，电感器开始广泛应用于电力系统和电子设备中，如变压器、电机、无线电和通信设备等。随着电子技术的发展，电感器的设计和制造技术也不断改进，如引入了高频电感、集成电感等新型电感器，以满足现代电子设备的小型化和高性能需求。

电感的原理结构

电感的基本结构包括一个绕有导线的铁芯或空气芯。导线通常是由铜或铝制成，可以是单股或多股线。电感的值取决于以下几个因素：

1. 线圈匝数：匝数越多，电感值越大。
2. 线圈面积：线圈的截面积越大，电感值越大。
3. 线圈长度：线圈的长度越短，电感值越大。
4. 铁芯材料：使用具有高磁导率的铁芯材料（如铁氧体）可以显著提高电感值。

电感的性质： 电流惯性

这个词教科书上并没有，这里只是为了方便解释；电流惯性就是指电流流过电感时仿佛有惯性一样，
电感电流不能突变（同理，电容上的电压不能突变，有电压惯性）与电容类似，电感的作用也有储能和滤波。

电感性质的演示

阶段一：闭合开关，电感充能，稳态电流为5mA

阶段二：断开开关，电感放能，断开瞬间电流仍然为5mA

不

电感的分类

常用的几种电感：

贴片：一体成型电感 > 屏蔽电感 > CD系列电感 、0603系列 （做电源推荐用一体成型电感）
直插：工字电感、绕线电感

一体成型电感

• 多用于小型板载开关电源电路。
  封装：代号CKST
  公制：0402、0605、08xx、10xx、12xx
  0402表示边长4mm，高2mm
  一般我们设计板载电源，用04xx到06xx的尺寸就足够了
  
  一体成型电感，也称为模压电感（Molding Choke），是一种采用特殊工艺制成的电感元件，具有诸多优越的性能特点。以下是对一体成型电感的详细解析：

一、定义与结构

一体成型电感属于贴片电感的一种，其结构主要包括座体和绕组本体。座体是将绕组本体埋入金属磁性粉末内部压铸而成，SMD引脚则作为绕组本体的引出脚直接成形于座体表面，从而形成一个完整的电感元器件。这种结构设计使得一体成型电感在体积、性能和稳定性方面均表现出色。

二、特点

1. SMD表面贴片式电感：一体成型电感采用SMD（表面贴装器件）设计，便于自动化生产，提高生产效率。
2. 一体成型结构：该结构避免了传统电感因组装不当可能产生的噪音问题，同时提高了电感的磁屏蔽效果，降低了电磁干扰。
3. 高性能：一体成型电感具有体积小、大电流、低损耗、低阻抗、高稳定性等特点。其线圈匝数少，直流电阻小，因此可通过大电流，储能高，抗饱合能力强。
4. 宽频带作业：软磁粉末颗粒小、外表电阻率高，涡流损耗小，使得一体成型电感能在宽频带下作业，作业频带可由几十赫兹到高达5MHz。
5. 环保与耐用：产品无铅，符合RoHS指令，且采用全磁材成形，具有良好的耐热性和耐冲击性，噪音低，持久防锈。

三、工作原理

一体成型电感的工作原理是通过线圈上的电流激发出磁场，磁场再将电能存储在电感中。当电路中的电流变化时，电感会产生感应电动势，以维持电流的稳定。如果电感和负载之间没有接通电源，则会将电感中的电能释放到负载中。

四、应用领域

一体成型电感的应用领域非常广泛，主要包括以下几个方面：

1. 电源模块：用于调节电压和转换直流电为交流电，提高产品性能，减少电路板空间和能耗。
2. 便携式移动设备：如笔记本电脑、台式电脑、服务器、电脑显卡、便携式游戏机、车载导航等。
3. 高速PC显卡及通信网络：提供高性能、高可靠性和低噪音干扰的解决方案。
4. 医疗仪器和工业控制设备：如心脏起搏器、监护仪、传感器等，需要高精度、高稳定性和低噪音干扰的场合。

五、优缺点

优点：

• 低损耗、低阻抗、无引线端头、寄生电容小。
• 体积小、贴片式封装，适合集成板密集自动安装。
• 适用于大功率、大电流电路，高频和高温环境下性能稳定。
• 磁屏蔽结构，抗电磁干扰强，超低蜂鸣声。

缺点：

• 生产工艺复杂，对技术和生产设备要求高，导致生产成本较高。

综上所述，一体成型电感以其独特的结构设计和优越的性能特点，在电子电路领域中发挥着重要作用，并广泛应用于各种高端电子设备中。

屏蔽电感

CD系列电感：多用于小型板载开关电源电路

CD系列电感是电子元件中的一种，主要用于电路中，通过电磁感应原理阻碍电流的变化，具有储能、滤波、谐振等多种功能。以下是对CD系列电感的一些详细介绍：
CD系列电感通常指的是一系列具有特定型号和规格的贴片功率电感，这些电感器以其小型化、高功率、高稳定性等特点广泛应用于各种电子设备中。常见的CD系列电感型号包括CD32、CD43、CD54、CD75、CD105等，每个型号可能对应不同的电感值和尺寸。

主要特点

1. 小型化：CD系列电感采用贴片式设计，体积小巧，便于在电路板上进行高密度安装，有助于节省空间。
2. 高功率：这些电感器能够承受较高的电流和电压，适用于高功率电路中的应用。
3. 高稳定性：经过精心设计和严格测试，CD系列电感具有稳定的电感值和优异的电气性能，能够在各种环境条件下稳定工作。
4. 多种规格：提供多种电感值和尺寸规格，以满足不同电路的需求。

应用领域

CD系列电感广泛应用于各种电子设备中，包括但不限于：

• 通讯设备：如手机、平板电脑、无线路由器等，用于滤波、谐振等电路。
• 电源管理：在LED驱动电源、开关电源等场合中，用于稳定电流和电压。
• 汽车电子：在车载电子设备中，如车载音响、导航系统等，用于抗干扰和信号传输。
• 智能家居：在智能家居设备中，如智能灯泡、智能插座等，用于电路控制和信号处理。

市场情况

目前，市场上有多家厂商生产和销售CD系列电感，价格因型号、规格和厂家而异。一些知名厂商如深圳市永盛铭达电子有限公司、深圳市福田区新亚洲电子市场二期利恒聚电子商行等，均能提供高质量的CD系列电感产品。这些产品通常具有稳定的性能、合理的价格和快速的交货期，深受电子工程师和采购商的青睐。

选购建议

在选购CD系列电感时，建议注意以下几点：

• 根据需求选择合适的型号和规格：根据电路的具体需求选择合适的电感值和尺寸规格。
• 关注产品质量和性能：选择知名厂商生产的产品，确保产品具有稳定的性能和可靠的品质。
• 考虑价格和交货期：在保证产品质量的前提下，选择价格合理且交货期较短的供应商。
  总之，CD系列电感作为电子元件中的重要组成部分，在电子设备中发挥着重要作用。通过合理选择和使用这些电感器，可以提高电路的性能和稳定性，为电子设备的正常运行提供有力保障。

工字电感和绕线电感

Q值：Q值越高电感的性能就越接近于理想的无损电感。

• 一般多用于滤波器。
  工字电感和绕线电感是电子元件中常见的两种电感类型，它们在结构、特点和应用上有所不同。

一、工字电感

1. 定义与结构

工字电感是一种特殊形状的绕线电感，其名称来源于其磁芯或骨架的形状类似于“工”字。工字电感一般由磁心（或铁心）、骨架、绕线组、屏蔽罩、封装材料等组成。骨架通常是采用塑料、胶木、陶瓷制成，根据实际需要可以制成不同的形状。漆包线（或纱包线）直接绕在骨架上，再将磁心或铜心、铁心等装入骨架的内腔，以提高其电感量。

2. 特点

• 高效能：工字电感的长度短、截面积大，能够有效地减小感应电动势的漏损，提高电感的效率。
• 稳定性好：工字电感能够提高电路的稳定性，减小电源噪声和负载波动对电路的影响。
• 体积小：由于工字电感的长度短、截面积大，所以具有体积小、重量轻的优点，便于集成和安装。
• 高功率及高磁饱和性：工字电感能够承受较大的电流和磁场，适用于高功率电路。
• 低阻抗：工字电感的设计有助于降低电路中的阻抗，提高信号传输效率。

3. 应用

工字电感因其优秀的电性能和磁性能，在电力电子和通信电子中有着广泛的应用。例如，它可以用于升压电路、滤波电路和变换器中，以提高电路的效率和稳定性。

二、绕线电感

1. 定义与结构

绕线电感是由导体线圈绕成的电子元件，通常由大量的螺旋线圈组成，这些线圈之间相互连接，形成了复杂的电路结构。绕线电感可以绕制在铁芯或空心绝缘管上，以形成电感。

2. 特点

• 存储和传输磁场：绕线电感具有存储和传输磁场的特性，主要作用是将电信号转换为磁场储存起来，并在需要时再次转化为电信号输出。
• 滤波和抑制干扰：在电子设备中，绕线电感可以过滤和抑制电信号的干扰，提高通讯品质。
• 控制电流和保护设备：在电力系统中，绕线电感可以控制电流和保护设备，起到稳压、变压等作用。

3. 应用

绕线电感广泛应用于各种电子设备和通信领域，如电视机、手机、汽车点火系统、调节器、无线电收发器、计算机等。此外，它也被用于交流电源中，以过滤电源中的高频噪声。

三、工字电感与绕线电感的区别

• 形状与结构：工字电感因其磁芯或骨架的形状类似于“工”字而得名，而绕线电感则是由导体线圈绕成的螺旋状结构。
• 特点与应用：工字电感具有高效能、稳定性好、体积小等优点，适用于电力电子和通信电子中的升压电路、滤波电路和变换器等；绕线电感则具有存储和传输磁场的特性，广泛应用于各种电子设备和通信领域，用于滤波、抑制干扰、控制电流和保护设备等。

综上所述，工字电感和绕线电感在结构、特点和应用上各有千秋，选择哪种电感取决于具体的应用场景和需求。

色环电感与贴片电感

电感的作用和应用

1. 滤波：

   • 电感器与电容器组合可以形成LC滤波器，用于滤除电路中的高频噪声或杂波，保持信号的纯净。

2. 储能：

   • 在开关电源中，电感器用于储存能量并在电路中传递能量，确保电压和电流的平稳。

3. 阻抗匹配：

   • 电感器用于调节电路的阻抗匹配，确保信号的最大功率传输，减少反射和损耗。

4. 耦合和隔离：

   • 在变压器中，电感用于耦合不同电路，同时实现电气隔离，防止干扰和损坏。

5. 振荡和调谐：

   • 在无线电和通信设备中，电感与电容配合形成谐振电路，用于频率选择和信号调谐。

结语

电感器在电子设计中扮演着至关重要的角色，从基础的滤波、储能，到复杂的振荡和调谐电路，电感器的作用不可忽视。随着技术的发展，电感器的种类和应用也在不断扩展，适应着越来越复杂和多样化的电子设计需求。理解电感的基本原理和应用场景，对于任何从事电子设计的人来说都是非常重要的。

二极管

• 常用二极管有：普通二极管、稳压二极管、TVS二极管、高频二极管（肖特基二极管、快恢复二极管）、发光二极管

通用符号：

二极管的性质：单向导电性
二极管的参数：最大电流，正向降压，反向耐压

立创商城：

芯片手册：（Datasheet）

历史发展

二极管是最早诞生的半导体器件之一，其发展历程可以追溯到20世纪初。随着半导体技术的不断进步，二极管经历了从简单的PN结结构到各种复杂结构和功能的演变。如今，二极管已成为电子电路中不可或缺的元件之一。

原理

二极管的核心原理是利用PN结的单向导电性。PN结是由P型半导体和N型半导体接触形成的，在界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当外界有正向电压偏置时，PN结的平衡状态被打破，电流可以从P区流向N区；而当外界有反向电压偏置时，PN结几乎不导电，电流很小。此外，稳压二极管和TVS二极管还利用了PN结的反向击穿特性来实现稳压和过压保护功能。

优缺点

优点：

• 单向导电性：使得二极管在电路中能够作为开关、整流、稳压等元件使用。
• 体积小、重量轻：便于集成和安装。
• 价格低廉：生产成本低，广泛应用于各种电子设备中。

缺点：

• 功率损耗：在正向导通时会有一定的功率损耗。
• 温度敏感性：部分二极管的性能随温度变化较大，需要采取散热措施或进行温度补偿。

应用

二极管在电子电路中有着广泛的应用，如整流电路、稳压电路、开关电路、信号检波、限幅和钳位等。它们也是构成各种复杂电子系统（如计算机、通信设备、家用电器等）的基本元件之一。

常用二极管介绍

普通二极管

特点：具有单向导电性，是构成整流电路和开关电路的基本元件，正常的二极管反向击穿后就坏了

应用：广泛用于电源整流、信号检测、限幅保护等电路。

稳压二极管

特点：利用PN结的反向击穿特性，在反向击穿电压附近，电流可以在很大范围内变化而电压基本保持不变。正常的二极管反向击穿后就坏了，但是稳压二极管专门工作在反向击穿区反向击穿后，电压维持在一个特定值

应用：主要用于稳压电路和电压基准电路中，确保电路在电压波动时能够稳定工作。
阻容降压（小例子）

假设你是一个黑心电子厂老板，看到同行生产的LED小台灯卖的很好，你也想赚一笔，经过调研，发现同行的LED小灯电路板长这个样子：

一看电路板用料很多，就知道成本不可能很低，于是，你动了个歪脑筋，让厂里的工程师压低成本，说可以偷工减料，工程师设计了这样的电路：

你觉得很奇怪，问工程师这个电路能行吗？
工程师给出的理由是：LED灯珠压降每颗1V一共就是9V，那就用9V稳压管，LED灯珠电流500mA，串联电流不变，稳压管正常工作电流5mA，电路总电流505mA 约等于500mA。那么电容阻抗就是220/0.5 = 440Ω 根据电容阻抗公式X = 1/2πfC 算得电容 C = 7.23uF，
这样我们的电路既能稳定的提供LED需要的500mA电流，又能保证LED不会被高压击穿！你听了大呼 NB ，连忙造了一批这样的台灯，最终以低价迅速占领市场赚的盆满钵满。

整流桥

整流桥是一种电路组件，其主要作用是将交流电（AC）转换为直流电（DC）。在电力电子学、电力供应系统、以及许多其他电子设备中，整流桥都是非常重要的部分。以下是对整流桥原理的基本解释：

整流桥的结构

整流桥通常由四个二极管以特定的方式连接而成，形成一个“桥”状结构。这四个二极管分成两组，每组两个二极管反向并联（即一个二极管的阳极连接到另一个二极管的阴极），然后这两组再正向串联起来。这样，当交流电的正半周和负半周通过整流桥时，都能被转换成单一方向的电流。

工作原理

1. 正半周：当交流电源的正半周作用于整流桥时，其中一个二极管（假设为D1）的正极接收到正电压，负极连接到负载和另一个二极管（D3）的负极。此时，D1导通，电流通过D1流向负载，而D2、D3、D4都处于截止状态。

2. 负半周：当交流电源的负半周作用于整流桥时，情况相反。此时，D3（或其对应的反向并联二极管，取决于具体电路布局）的正极接收到负电压（相对于D3的负极，即负载侧），导致D3导通，电流通过D3流向负载。而D1、D2、D4都处于截止状态。

这样，无论是在交流电的正半周还是负半周，电流都能通过整流桥流向负载，但方向始终保持一致，即实现了交流到直流的转换。

总结

整流桥通过将交流电的正负半周都转换为单一方向的电流，实现了交流到直流的转换。这是电力电子学中的一个基本原理，广泛应用于各种电子设备中。在你提供的图片中，整流桥由四个蓝色箭头表示，箭头上方的“整流桥”字样明确指出了这个图形的功能。

TVS二极管（瞬态电压抑制二极管）

百度链接

Tvs二极管是一种保护用的电子元零件，可以保护电气设备不受导线引入的电压尖峰破坏。

保护原理： 当电路有尖峰时，tvs二极管会被反向击穿。类似于短路。尖峰电流会流过tvs二极管。指尖峰电压被削顶，从而保护了后面的电路。

特点：具有极快的响应时间和相当高的浪涌吸收能力，能在瞬间将高阻抗变为低阻抗，以吸收大电流并限制电压。
TVS管有单向和双向之分：

应用：广泛用于保护电子线路中的精密元器件免受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。

TVS管的选型

主要参数：Vr，Vbr，Vc
当反向电压超过Vbr后，反向电流急剧增加，但反向电压维持不变

例：给STM32单片机做TVS保护（供电电压3.3V）：单片机最大供电电压4V

选择Vr，也就是Vrwm为3.3V，VBR为4V的TVS

高频二极管（肖特基二极管、快恢复二极管）（重点）

特点：具有较低的正向压降、较快的开关速度和较高的工作频率。

应用：主要用于高频开关电路、射频电路和快速恢复整流电路中。
在二极管正向导通后，突然加反向电流。情况下，二极管应该立刻变为截止状态。但是实际上二极管并不会立即变为截止状态，而是有一个反向电流。然后这个反向电流经过很小的一段时间后，慢慢减小到0，达到截止状态。

反向恢复时间 = ts + tt

普通二极管：反向恢复时间一般在500ns(纳秒)以上。
快恢复二极管:反向恢复时间一般在150ns到500ns之间。
超快恢复二极管:反向恢复时间一般在15纳秒到35纳秒之间。
肖特基二极管:反向恢复时间一般小于10纳秒。也有个别在20ns这个量级。

高频电路里为什么用肖特基二极管呢
假设电路频率是1MHz,那么周期就是1微秒。就是1000纳秒。如果用普通二极管1000纳秒里有500纳秒以上的时间都需要，我这个只能算是低频，低频的有点比较大的点滤波，

高频电路中使用肖特基二极管而非普通二极管，主要是因为肖特基二极管在高频应用中具有显著的优势，而普通二极管的频率特性往往无法满足高频电路的需求。以下是具体的原因分析：

频率特性

• 肖特基二极管：具有更高的截止频率和更快的频率响应速度。由于肖特基二极管的结构中不含P-N结，不存在少子寿命等问题，因此能够实现更快的响应速度。这使得肖特基二极管在高频电路中能够实现更高的性能和更快的信号处理速度，适用于射频调制解调、频率合成、信号检测等高频应用场景。
• 普通二极管：其频率承受范围一般较低，通常为几百KHz到几十MHz，这主要取决于其材料和封装形式。在高频电路中，普通二极管的性能会受到限制，可能无法满足高频信号的处理要求。

其他特性

• 快速开关速度：肖特基二极管的快速开关速度使其在高频电源电路中表现出色，成为理想的整流元件，有助于提高电源效率。
• 低正向压降：肖特基二极管的正向电压降较低，这意味着在高频电路中，肖特基二极管可以减小功耗，提高整体效率。
• 温度稳定性：肖特基二极管具有较好的温度稳定性，其性能在广泛的温度范围内能够保持相对恒定，使其在各种环境条件下都表现出色。

应用场景

• 高频整流：肖特基二极管能够将高频交流电信号高效地转换为直流电信号，为高频电路提供稳定的电源输出。
• 信号检测与处理：在射频调制解调、频率合成、信号检测等高频应用场景中，肖特基二极管能够提供更稳定和更快的信号处理能力。

综上所述，高频电路中选择使用肖特基二极管而非普通二极管，主要是因为肖特基二极管在频率特性、快速开关速度、低正向压降以及温度稳定性等方面具有显著优势，这些特性使得肖特基二极管更适用于高频电路的应用场景。

发光二极管（LED）

特点：当外加正向电压时，能够发出可见光或红外光。

应用：广泛用于指示灯、显示屏、照明等领域，是现代照明技术的重要组成部分。

综上所述，不同类型的二极管各有其特点和应用领域，在电子技术的发展中发挥着重要作用。

二极管的封装

DO系列（直插）：例如 DO-15、DO-41、DO-27
SOD系列（贴片）：例如 SOD-123 、SOD-323、SOD-523
SOT系列（贴片）：例如 SOT-123、SOT-323、SOT-523
SMA、SMB、SMC系列：多为肖特基二极管，比如SS14，SS54等
LL系列（玻封，贴片）：例如LL34

二极管的封装是指将硅片上的电路管脚，用导线接引到外部接头处，以便与其他器件连接的过程。封装在电子器件中起着至关重要的作用，它不仅保护芯片免受外界环境的损害，如空气中的杂质对芯片电路的腐蚀，还通过引脚将芯片上的电路与外部电路相连接，实现内部芯片与外部电路的功能互通。

二极管封装的作用

• 保护芯片：封装能够防止空气中的杂质、水分等有害物质对芯片电路的腐蚀，从而保持芯片的电气性能。
• 安装与固定：封装为芯片提供了稳定的机械结构，使其能够方便地安装在电路板上。
• 密封与保护：通过封装，芯片被密封在内部，免受外界环境的影响，提高了器件的可靠性和使用寿命。
• 增强电热性能：封装材料的选择和结构设计有助于改善芯片的散热性能，降低温升，提高器件的工作稳定性。

二极管封装的常用形式

二极管的封装形式多种多样，以适应不同的应用需求和装配技术。以下是一些常见的封装形式：

1. DO系列：如DO-15、DO-41、DO-27等，这些封装形式多为直立式圆柱形或扁平式，适用于不同功率和电流的二极管。
2. SOD系列：如SOD-323、SOD-523等，这些封装形式为小型表面贴装封装，适用于空间受限的应用场合。
3. SOT系列：如SOT-23、SOT-323、SOT-523等，也是表面贴装封装的一种，具有较小的体积和较好的散热性能。
4. TO系列：如TO-220、TO-247等，这些封装形式通常用于处理较高功率和电流的应用，具有良好的散热性能。
5. 特殊封装：随着电子技术的发展，还出现了一些特殊需求的封装形式，如CHIP封装（芯片形式封装）、PowerDI（高密度功率应用封装）等。

发光二极管的封装特点

发光二极管（LED）的封装与普通二极管有所不同，它不仅要求保护灯芯，还要求具有充足的透光性。LED封装通常包括清洗、装架、压焊、封装、焊接、切膜、装配和测试等步骤。封装材料的选择和封装工艺的设计对LED的发光效率、寿命和可靠性有重要影响。

封装技术的发展趋势

随着电子技术的不断进步，二极管封装技术也在不断发展。未来，封装技术将更加注重小型化、集成化、高可靠性和环保性。小型化和集成化封装有助于节省空间、降低成本和提高生产效率；高可靠性封装则能够确保器件在恶劣环境下仍能稳定工作；环保性封装则要求封装材料无毒、可回收或可降解，以减少对环境的污染。

综上所述，二极管的封装是电子器件制造中不可或缺的一环。通过选择合适的封装形式和封装工艺，可以确保二极管具有优异的电气性能、机械性能和可靠性，从而满足各种应用场合的需求。