【专题2：电子工程师 之 硬件】 之 【67.开关电源 之 电感介绍】

希望本是无所谓有，无所谓无的，这正如脚下的路，其实地上本没有路，走的人多了，也便成了路
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1.电感实物图

电感的结构类似于变压器，但只有一个绕组，它只阻碍电流的变化。由于电感是由美国科学家约瑟夫·亨利发现的，所以电感的单位就是“亨利”。

电感单位：亨 (H)、毫亨(mH)、微亨 (μH)、纳亨（nH）。
他们的换算关系为：1H=1000mH=10^6μH=109nH。

2.电感特性

电感是对电流的变化起阻碍作用的元件。电感是怎么阻碍电流变化呢？它依靠产生足够高的电压来阻碍电流变化。

如果把上图的开关S1断开，会发生什么？S1断开，流过R1的电流就没了。但是，L1上的电流不能突变，不能立即变为0；于是，L1上会产生一个电压，左负右正。

这个产生的电压是帮助电源维持电流的，所以它的电流方向和电源的电流方向是一致的。这个电压有多高呢？要多高有多高，直到把开关S1处的空气击穿导电，会在开关处看到弧光。
 

3.电感方程

电感两端感应出来的电压等于电感大小乘以流过电感的电流的变化率。从有到无的瞬间，电流变化率是非常大的，所以感应电压非常大。电流变化率多大，感应电压就能有多高。电感正是通过产生的高压来维持电流不变的。
 

4.几个典型的电感电路

（1）电路1

上图中，开关SW闭合，电路会被短路吗？根据电感特性方程可得：

由于E/L是常数，所以电感电流呈线性增长，上图电路不会被短路。

（2）电路2

如果把开关SW从左边拨到右边会发生什么？根据电感特性方程可得：

稳定状态下，电感就相当于一根导线，上面是没有电压的，电感两端电压为0，所以U/L也为0，根据公式得到电流变化率为0，电流不发生变化。如果导线是超导，电感和导线组成的回路中，会一直存在一个电流，永远地流下去。这就是电感能储存能量的本质，它储存的能量是一直在动的。对比给一个电容充电，并且不会漏电，那电容就是一个恒压源。

但实际情况导线也存在电阻，电路2电感的电流波形是怎样的？
根据电感方程：

化简得：

可得电感电流波形：

电阻r越大，电流衰减的斜率越大。电感量L越大，电流衰减的斜率越小。
 

5.总结

（1）电感本质上是通过产生电压，实现对电流变化起阻碍作用的元器件。
（2）强行切断电感中的电流，会产生高压。
（3）电感接电源后，流过电感的电流呈线性变化。
（4）电感接超导后，流过电感的电流电流保持不变。
（5）电感接电阻后，流过电感的电流电流非线性减小。