800字掌握电路中电感选型的关键参数Q值

原创硬件那点事儿 2024-06-21 12:34

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Part 01

什么是电感的Q值？

在电路设计中，当我们在进行电感选型时，就不能忽视电感的Q值。但有些刚接触硬件设计的工程师很容易是忽略电感的Q值，往往只关注电感的感值，封装，这些参数，那电感的Q值对电感选型以及电路设计有什么影响呢？

如果给电感两端加载一定频率的交流电压，等效损耗电阻分量与频率相关电感（R/2πf L）之比称为损耗因数，其倒数为Q值（Q=2πf L/R）。因为f是流过线圈的电流的频率，所以Q值会根据频率而不同。电感器的Q值越高，其损耗越小，效率越高。电感器的品质因数和线圈的直流电阻、线圈和磁芯的介质损耗有关。

Part 02

Q值越高越好吗？

Q值的大小取决于应用，Q越大并不总是越好。例如，如果设计宽带滤波器，高Q值会使带内平坦度变差。当电源去耦电路采用LC去耦时，高Q值的电感和电容极易产生自谐振，不利于消除电源中的干扰噪声。

相反，对于振荡电路我们希望有高的Q值，Q值越高对于振荡器的频率稳定性和相位噪声越好。LC并联谐振电路谐振时，电路阻抗最大，相当于开路，使频率为f的频率信号无法通过，从而达到阻止该信号的目的。LC串联谐振电路谐振时，阻抗最小，相当于短路。此时，频率f的频率可以轻松通过，而其他信号频率则被阻挡，即可达到选频的目的。

Part 03

如何提高线圈Q值？

线圈的Q值是其效率的关键指标。Q值越高表示损耗越低、效率越高，那么如何提高线圈的Q值呢？在线圈绕制方面，可以采用多股绝缘传输线绕制。这增加了导体表面积，减少集肤效应，或者加粗线圈直径。不管采用哪种方法，主要的目的都是最小化电阻效应，进而降低损耗并提高电感器 Q因数。

Part 04

不同类型电感器Q值对比

空心电感器Q值通常较高，范围在100到200之间。铁氧体电感器Q值中等，通常在40到150之间。铁粉芯电感器Q值适中，通常在50到100之间。叠层电感器Q值中等，通常在30到80之间。