注意：本文章需要配合无际单片机编程-硬件基础2.0教程视频学习。
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本节课主要是给大家讲解一下电感。
实际产品开发中，虽然相比电阻和电容，电感使用的要少一点，但其应用也是非常广泛。
比较常见的应用：手机无线充电、·变压器、互感器，电源滤波器、射频电路，升压电路、BUCK降压电路，RFID 等。
课程内容目录：
1.电感理论
2.电感选型
3.电感应用
一、电感理论（了解）
1.电感的定义（Inductance）
- 电感的构造:
电感又叫做电感器。 一般线圈 （漆包线）和磁芯（可选）组成。（磁芯可选）（磁芯也可以称为磁心，两种叫法均可）
（空心电感）
没有磁芯的电感称为：空心电感
磁心电感电感量大常用在滤波电路，空心电感电感量较小，常用于高频电路。
比较官方的定义：是由骨架、线圈、屏蔽罩、封装材料、磁芯等组成，其中除了线圈以外，其他组成部分组要是一个辅助作用。
- 电感的定义1：（了解，实际开发中，基本用不上）
电感是导线内通过交流电流时，在导线的内部及其周围产生磁场，磁场的磁通量与导线的电流之比，称作电感。
电感定义式L＝Ψ/I。L:电感 Ψ:磁通量 I:电流
相关概念：磁通量？
本质：电感是电流和磁场转换的一个元器件，电生磁
磁通量： 主要是用来表示磁感应强度的。电流越大，磁通量越大。（具体的概念比较深，我们不是从事理论知识的，所以不需要深入了解）。
- 电感的相关公式:
公式1：(了解)
L=μ×S*N2/l
其中：L表示电感量、μ表示磁心的磁导率、S表示磁心的截面积、N表示线圈的匝数、l表示磁心的磁路长度。
总结：电感值是由电感的材质、结构和工艺决定的。 和电阻，电容一样.
公式2：（较重要）
（另外一种写法: U=L(dI/dt））
U: 电感两端的电压 （单位：V）
L : 电感值 （单位:H）
：单位时间内电流的变化。 (电流单位：A 时间单位：s)
单位: H(亨利简称:亨)
1 Henry的定义：
电流以每秒钟1安培的节奏变化（1A/s），如果在电感上产生的感应电动势的电压是1V，这种电感就是1 Henry。
2.单位换算&符号标识
电感的单位是Henry，符号是L。
单位:
在国际单位制中，电感的单位是亨利，简称亨，符号是H，常用的电感单位还有毫亨（mH）、微亨（μH）、nH（纳亨）等，
换算关系是：
1H = 1000mH
1mH = 1000μH
1uH = 1000nH
原理图电感的标识符号： （L ）
为什么电感的识别符号用L表示？主要是为了纪念物理学家俄国物理学家海因里希·楞次（Heinrich Lenz）
3.影响电感量的因素 (了解)
电感和电阻、电容一样，电感量主要由线圈的圈数(匝数)、结构大小、绕制方式、有无磁心及磁心的材料等决定的。
4.电感的特性
①电感的本质: 电感两端的电流不能突变.
我们通过实验来分析一下电感两端的电压和电流的变化：
目的： 验证电感两端的电流不能突变
电路仿真说明：
用仿真软件测试S1 闭合后。R1 和 L1 两端的电压变化。
V2: 10V 直流源
S1: 拨码开关
R1: 100Ω电阻
L1: 3H 的电感
示波器：A通道测试 R1两端的电压 B测试L1两端的电压；
测试方法：
通示波器测试 R1 和L1 在S1闭合后的电压的变化；
分析：
S1闭合前:电压均为0V;
S1闭合后:R1 和L1 两端的均有变化；
我们先分别分析一下A点 和B 点。 A点：S1闭合 B点： L1 和R1 两端的电压趋于稳定。
电流分析：因电路没有其他分支，所有流过L1 和R1的电流是一样的，我们通过分析R1的电流变化，就可以得出L1两端的电流变化；
按照欧姆定律： I = U / R; R1的阻值是100Ω固定； U 从A点到B点由0V-10V； 所以I也是由0A – 0.1A 变化的；
所以L1 两端的电流的变化曲线是:
总结: 电感两端的电流没有突变
电压分析:
如上图的红色。 有上电的电压10V 降至0V.
②电感的自感现象：
从上面的实验，我们得出，电感两端的电流不能突变？为什么不能突变？接下来我们就了解一下电感的自感现象。
自感的概念：
电感内部有电流流过的时候，会产生一个磁场，这个磁场（会在电路中产生反电动势，产生反向电流）会抵抗电流的变化（电流的突变），这种现象就叫做电感的自感。
自感的表现就是：电感两端的电流不能突变。
- 电感两端的电流不能突变（电容：两端的电压不能突变扩展）
（电感）
（电容）
电感和电容称为 对偶 元器件。
讲解完电感的自感，接下来给大家介绍一下电感的互感。
③电感的互感现象：(了解)
互感的概念: 两个电感线圈相互靠近时，一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈，这种影响就是互感。
电路仿真说明：
用仿真软件测试S1 闭合后。L2 两端电压的变化；
V1: 5V 60Hz 交流源
S2: 拨码开关
R1 R2 R3: 100Ω电阻
U2 是一个互感器。我们可以看作是电感L1 和电感L2;
示波器：测试L2+R2 两端的电压；
测试方法：
通示波器测试 R2和L1 在S1闭合后的电压的变化；
测试结果: L2+R1 没有能量的来源，但因为电感 L1和L2的互感，上面的电路中，有了电压。
相关的应用：变压器，无线充电器，互感器……
④阻交流，通直流：
通直流:
通过上面的实验1，我们简答的回顾一下：
- 开关闭合的瞬间，对电流是由阻碍作用的
- 电感两端的变成0之后，按照欧姆定律，电感可以看作是一个0R的电阻，对电流没有阻碍和影响
阻交流：
按照电感的特性，电感2端的电压不能突变的特性。交流信号的电压不断变化的时候，流过的电感的电流就会变化，按照电感的自感特性，会阻碍电流的通过，我们通过实验来验证。
⑤阻高频，通低频
上面实验的交流信号的频率是20Khz 我们降低至1KHz 观察一下现象；
结论:电路参数一致，交流信号的频率越高，对信号的阻碍越强。
5.电感种类
按照封装分类：插件电感、贴片电感
按照功能分类：功率电感、高频电感、共模电感、差模电感…….
高频电感：主要应用在高频电路中。例如ASK、FSK、Lora、蓝牙、WIFI射频电路中，通常以小封装的贴片电感（0402、0603、0805）为主。
功率电感：LC滤波、升压 （工作电流较大 体积较大）
LC 滤波
（图片来自网络）
共模电感：（了解）
结构: 是在一个闭合磁环上, 对称、匝数相同，方向相反的线圈；
作用：滤除共模干扰信号，降低电磁干扰（EMI），一般应用在交流高压电路中。
‘
差模电感：
结构: 一组线圈绕制在磁芯上，引出2个引脚；
作用: 滤除差模干扰信号，减低EMI。一般成对出现；
6.电感的参数
①电感量的标称值
电感值是用来衡量电流转换成磁场的能力。 电感值越大，生产的电磁场更强，阻碍电流通过的能力越大。 单位：亨利 H;
如上图 功率电感 4.7uH
②误差(允许偏差值)
允许偏差是指电感器上标称的电感量与实际电感的允许误差值。
一般用于振荡或滤波等电路中的电感器要求精度较高，允许偏差为±0.2%~±0.5%；而用于耦合、高频阻流等线圈的精度要求不高；允许偏差为±10%~15%。
③饱和电流
饱和电流是电感非常的参数。 如果通过电感的电流超高电感的饱和电流的时候，就会引起实际的感值下降并失效。 实际感值下降的话，会就影响电路的特性，甚至可能烧坏电路。
饱和电流取值：实际通过电感的电流的大小的范围要小于饱和电流的70%。 例如：如果通过电感的电流是0.7A. 我们选择的电感的饱和电流要大于1A.
④直流阻抗
概念:电感直流电下测得的电阻值（单位：欧姆）。这个参数影响最大的就是电感的发热量：
所以电感的直流阻抗越小越好。 （P=I2R;）
⑤品质因素（Q值 ）（了解）
电感的Q值，又叫做电感的品质因素，是衡量电感器质量的一个主要参数。
指电感器在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比，Q=XL/R。电感器的Q值越高，其损耗越小，效率越高。
⑥额定电流（IDC）
额定电流是指在特定的工作环境下，允许通过电感最大的电流值。 超过额定电流，电感就会因为发热而损坏。
⑦封装
电感规格书 中讲解。
7.电感和磁珠
在电路设计中，我们经常会碰到一个元器件”磁珠”。 很多时候我们都会误认为磁珠就是电感，这个理解是错误的，接下来我们就看一下两个的区别：
- 构造不一样：
电感：线圈+磁芯 磁珠：是铁、镍、钴或其合金
- 单位:
电感: 亨利 磁珠：欧姆
- 工作原理:
电感: 电感是把交流存储起来，缓慢的释放出去。
磁珠：把交流信号转化为热能；
- 应用:
电感:常常用于电子电路中的滤波、匹配和谐振等应用中，主要是用来储能，能量转化；
电感一般用在LC震荡电路，中低频的滤波电路中，一般频率范围不超过50MHz。
地的连接一般用电感，电源的连接也用电感，对信号线则多采用磁珠。
例如：USB的GND 和板子的GND 用10uH的电感隔离；
磁珠:主要用于抑制电路中的电磁干扰（EMI）和射频干扰（RFI），以保证电路的稳定性和可靠性。一般用在高频电路中，用于抑制大于100MHz噪音。主要用在高频隔离，抑制差模噪音等， 例如在 RF电路、震荡电路，含高频存储器电路等需要在电源输入部分加磁珠。
8.电感好坏判断方法:
将万用表打到蜂鸣器二极管档，把表笔放在电感的两个脚上，不分正负极。
- 如果万用表显示的数值无穷大（显示 0L.),则电感损坏。
- 如果万用表的读数小于100欧姆,并且万用表发出长笛，就说明电感是OK的。
- 如果电感值较大，万用表的读数可能会达到几十，甚至几百，可以和完好的新电感做比较。
如果电感损坏的表现：发烫。 无法确定，就可以用万用表测量，或直接替换新的电感。
9.规格书
- 功率电感规格书
- 贴片电感规格书
二、电感选型
电感相比电容和电阻，在实际开发中用的要少很多。 这个也要看职位和行业，如果是软件工程师，电感部分的知识有个了解即可。 硬件工程师就需要在实际开发过程中，不断的积累和打磨。 一般做开关电源，或无线射频的 硬件工程师，需要掌握电感方便的知识。
- 选择什么样的电感？
- 升压 稳压电路中，一般用功率电感
- 射频电路 高频电路中，一般用高频电感
- 电感的感值如何确定？
规格书取值：
电路设计中，大多数电感的取值参考芯片（或模块）提供的参数取值即可。如果不能满足要求，芯片厂家一般情况下也会提供支持。
计算取值:
LC滤波电路，可以按照中心频率计算。 f为2ΠLC开根号。
经验取值：
这个就需要不断的积累项目经验，尤其是有电感的电路的设计。做的多了，自然就会有经验
- 在无线电和通信设备中，常见的电感单位是nH（纳亨）
- 应对MHz级别的电流变化；在电源和供电设备中，常见的电感单位是μH（uH，微亨）
- 应对KHz级别的电流变化；在音频设备中，常见的电感单位是mH（豪亨），应对数百Hz～2KHz级别的电流变化。
关于电感的在开发中的应用，大家按照课程有一个初步的认识即可，不需要太深入。 电感比较复杂，需要把电感完全吃透，仅靠理论知识的学习是不够的，还需要通过实际的电路的实践和验证。
三、产品应用(重点)
1. buck电源电路（LC滤波）
LC滤波一般应用在DC-DC的Buck电路中。 这种电路的选取一般是按照芯片的规格手册直接选取。
2. 升压电路（功率电感）
以上的电路是一个升压稳压电路。
输入：锂电池供电 2.7-4.2V
输出：5V 400mA
3. 射频电路（高频电感）
- 射频电路1：
Lora芯片SX1278 硬件设计电路。 （433Mhz & 868Mhz）
以上参数按照官方提供的硬件设计资料直接设计。
- 射频电路2：
以上的电路是ASK无线发射电路；上面有两个电感L1 L2；
L1 L2是贴片 24nH 的电感；
作用：隔离，滤波的作用；
4. 蜂鸣器&继电器 电路
我们刚开始接触单片机的时候，都会碰到这么一个问题，蜂鸣器，或者继电器 电路中，都要加一个二极管；
我们用仿真软件仿真验证一下 蜂鸣器或继电器 不加二极管的现象；
加了二极管之后的仿真效果；
5. 电源之间连接用电感；
注意：L1 用的是电感。不能用磁珠；
四、习题：
- 获取以下电感的电感值和精度；
格式说明:
- 选择功率电感的时候要注意那些参数？
A: 电感量
B: Q值
C: 耐压值
D: 饱和电流
E: 额定电流
F: 精度
H: 直流电阻
- 电感和磁珠是同一元器件嘛？
答案：不是