电感器电路设计：通直流，阻交流；通低频，隔高频

通直流，阻交流；通低频，隔高频。掌握这12字箴言，电感的作用你就基本了解了。

电感器一般由骨架、绕组（卷线）、屏蔽罩、封装材料、磁心或铁心等组成，当属磁芯和卷线是电感的灵魂。

从物理学角度看，磁芯内部微观上包含很多的磁畴（Magnetic Domain），它可以理解为非常小的磁铁，每一个小小的磁畴都会产生一定的磁场。在磁芯未曾被磁化时（即无电流通过时），由于内部磁畴的排列方向杂乱无章，磁畴产生的磁场相互抵消，因此整个磁芯对外不显磁性，如下图所示：

当我们对缠绕在磁芯体的线圈施加电流时，线圈将会产生一定的磁场强度 H（也称为磁化场）磁场强度与电流的大小成正比关系，如下图所示：

注意：电路中这里对线圈施加的是恒流源，而不是电压源。

这个磁化场 H 将对磁芯中的每一个磁畴施加一个磁力矩，使这些磁畴在宏观上转向磁场方向排列起来，这样磁芯整体会对外显磁性，如下图所示：

在这个过程中可以认为：磁畴在磁化场的作用下做功，也就是将磁场能转化为磁力矩保存起来，而表现的形式就是磁场强度B。

在外部磁化场撤消的瞬间，磁芯本身对外是有磁场的，但很快磁畴因本身的方向恢复而释放磁力矩，在这个过程中，磁芯对外的磁场将从大到小变化，如果磁芯周围有线圈的话，就会由于磁通量变化而在线圈中产生感应电动势（线圈切割磁力线）如果线圈有闭合回路的话，就会产生回路电流，如下图所示：

此时磁芯内部的磁畴如下图所示：

这样就有下叙所述的能量转换：

正是有了这样的能量转换，电感在电路中的作用才发挥的淋漓尽致：

积蓄能量：线圈内流动的电流产生磁场，该磁场再产生电流，通过这种方式，线圈可将电能积蓄为磁能。这是通过线圈的电感性实现的。

整理信号：除去干扰信号，只让需要的信号通过。根据信号频率大小的不同，线圈发挥的作用也不同。

电感积蓄能量的作用，主要在DC-DC电源场合，利用的就是“流经电感的电流无法突变”这个特性，以常见的升压BOOST电路为例。

升压BOOST电路主要是由电感，开关器件，和一个整流器件组成。当开关器件S导通，电源就会通过电感产生电流，此时由于电感电流不能突变，电感上的电流会有一个逐渐增加的过程。开关器件断开时，由于电感的电流不能突变，电流通过右侧的整流器件寻找回路，方向为从电源，经过电感和整流器件，给输出电容充电。输出电压可以看做是电源和电感上的电压的叠加。

另外常见的降压电路和升-降压电路的原理是一样的，不过是电感、开关器件和整流器件在电路中的位置不一样罢了。

从电抗器的角度来说说电感整理信号的作用，电感的阻抗是正比于通过的频率的，频率越高，阻抗就越高。

如果把电感串联在一个直流电的供电电路中，由于主要成分是直流电，电感对于直流电几乎没有阻碍，直流电可以很方便的通过，但是电源的纹波一类的就无法正常通过，此时电感就能起到电源滤波的作用。

在另一种场合，电感可以做电抗器限流元件，比如交流电动机，可以串联电抗器进行减速，旧式风扇调速器使用的就是电感。

由于电抗器频率越高阻抗越高的特性，还可以很容易地制作成滤波器电路，可以配合电阻组成RL滤波器，也可以配合电容组成LC滤波器。当电感串联在信号回路中，电阻或电容并联在信号回路中，此时就是一个低通滤波器，低频信号容易通过，高频信号不容易通过。当电感并联在信号回路中，电阻或电容串联在信号回路中，此时就是一个高通滤波器，高频信号容易通过，低频信号不容易通过。

需要注意的是，如果使用LC滤波器，由于LC电路存在一个谐振频率，所以不管高通还是低通滤波器，LC滤波器会让这个谐振频率的信号无阻碍的通过甚至能放大这个信号，设计电路时要尽量避开这个谐振频率点。

不论电感的积蓄能量的作用，还是整理信号的作用，想要掌握得好，最终都要回归到电路设计中。

编辑：hfy