电路设计入门-电感
2025-02-29
电感是电子元件的一种，用于存储磁场能量。它由线圈（通常是铜线）绕制而成，当电流通过时会产生磁场，进而储存能量。电感的主要特性是阻碍电流的变化，这种特性称为感抗，单位是亨利（H）。
公式：
R=2πfL，其中：f是频率，L是电感值
主要特性：
- 阻碍电流变化：电感会抵抗电流的突然变化，电流变化越快，感抗越大。但不会改变电流的最大值。
如果上图中没有L1电感，R14两端的电压会瞬间上升。有了L1电感后，电压会缓慢的上升。
- 储能：电感将电能以磁场形式存储，电流停止后，磁场能量会释放回电路。
如果上图中的S8开关由闭合到断开的瞬间，开关S8之间会产生一个寄生电容。这个寄生电容的瞬间电压可以达到几千伏。因为电容放电，相当于给电路充电。而开关正好可以看成是电容。
为了解决这个问题，可以在S8和L2之间接一个二极管。当S8开关断开后，电感和二极管可以形成一个回路，避免寄生电容的产生。
- 相位延迟：在交流电路中，电感会使电流相位滞后于电压。
应用：
- 滤波：与电容配合用于电源滤波，平滑电压。
上图是一个低通滤波电路。因为电路的频率越高，电感L3两端的电阻越大，所以Vout越小。高频就被严重衰减了，如果高频等于R/2πL。则Vout刚好被衰减成Vin的0.707倍。
RL低通滤波电路一般能承受大电流，而RC低通滤波电路只能承受小电流。因为RC低通滤波电路的电阻在主分支上，电流过大会导致电阻严重发热。而RL中的电阻和Vout回路进行了并联，R19可以控制上面流过的电流。
上图是高通滤波电流，原理和低通滤波电流刚好相反。注意：高通滤波电路不能对有直流偏置的信号进行滤波，因为直流偏置属于低频，一样会被过滤掉。
上图是LC低通滤波电路。因为频率越低，Rc越高，Rl越低。所以Vout越接近Vin。如果在L4后串联一个小电阻，形成L-R-C电路，可以增加Vout的幅值。
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振荡电路：与电容组成LC振荡电路，用于信号生成。
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变压器：通过互感实现电压转换。
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能量存储：在开关电源和逆变器中存储和释放能量。