电感分析工具

电感阻抗计算器

在任意频率下计算感抗(XL)和阻抗。可视化相位关系,理解电感在交流电路中的行为。

Parameters

10 mH

Select inductor value

1000 Hz

Operating frequency

Formulas

XL = 2πfL

φ = +90°

Circuit Visualization

V~L10 mHIXL62.83 Ω

Phase Relationship

V (+90°)I

Voltage leads current by 90°

Results

Inductive Reactance

62.83 Ω

XL = 2πfL

Phase Angle

+90°

Impedance

+j62.83

Frequency Behavior

  • • Low f → Low XL (passes DC)
  • • High f → High XL (blocks AC)
  • • Acts as low-pass filter

理解感抗

什么是XL?

感抗(XL)是电感对交流电(AC)呈现的阻碍。与将能量以热量形式耗散的电阻不同,感抗将能量暂时储存在磁场中并返回给电路。

公式

XL = 2πfL

  • XL = 感抗,单位欧姆(Ω)
  • f = 频率,单位赫兹(Hz)
  • L = 电感,单位亨利(H)

相位关系

在纯电感电路中,电压超前电流90度。这是因为电压与电流的变化率成正比(V = L di/dt)。当电流变化最快(零交叉点)时,电压达到最大值。这种相位超前用复数表示为Z = +jXL。

频率特性

直流(f = 0)

XL = 0, 电感相当于短路(通过直流)

低频

低XL,电感允许电流流过

高频

高XL,电感阻断交流电流

常见应用

  • 低通滤波器(阻断高频)
  • 射频扼流圈和EMI抑制
  • 开关电源中的储能
  • 谐振电路和振荡器
  • 阻抗匹配网络

电感类型与选择

空芯

范围: nH - µH

频率: MHz到GHz

优点:

  • + 无磁芯饱和
  • + 射频高Q值
  • + 线性特性

局限:

  • - 高电感时尺寸大
  • - 电感值较低

铁氧体磁芯

范围: µH - mH

频率: kHz到MHz

优点:

  • + 高电感
  • + 紧凑尺寸
  • + 适合EMI滤波

局限:

  • - 磁芯饱和
  • - 温度敏感

铁芯

范围: mH - H

频率: 直流到kHz

优点:

  • + 非常高的电感
  • + 功率应用
  • + 储能

局限:

  • - 重量大
  • - 高频损耗大

多层片式

范围: nH - µH

频率: MHz到GHz

优点:

  • + 非常小
  • + SMD贴装
  • + 低成本

局限:

  • - 较低Q值
  • - 限流

关键设计考虑

品质因数

品质因数(Q = XL/R)表示电感储能效率。更高的Q意味着更低的损耗。

  • Q > 50: 高品质射频电感
  • Q = 10-50: 通用电感
  • Q < 10: 功率电感(有意损耗)

自谐振频率

SRF是寄生电容与电感谐振的频率。超过SRF后,电感表现为容性。

  • 工作频率 < SRF/3 (安全)
  • 在SRF: 最大阻抗
  • 超过SRF: 容性特性

饱和电流

电感值下降指定百分比(通常10-30%)时的电流。对功率应用至关重要。

  • I_sat > 峰值工作电流
  • 考虑温升降额
  • 交流应用中考虑直流偏置

常见问题

什么是感抗?

感抗(XL)是电感对交流电呈现的阻碍。它以欧姆为单位,使用公式XL = 2πfL计算,其中f是频率,L是电感。与电阻不同,感抗取决于频率并在磁场中储存能量。

为什么感抗随频率增加?

随着频率增加,电流的变化率增加,在电感中感应出更大的反电动势。这种对电流变化的更大阻碍导致更高的感抗。在直流时(f=0),理想电感的感抗为零(短路)。

电感中的相位关系是什么?

在纯电感中,电压超前电流90度。这是因为电压与电流的变化率成正比(V = L di/dt)。当电流变化最快(零交叉点)时,电压达到最大值。这种相位超前在复阻抗表示中用+j表示。

什么是自谐振频率(SRF)?

自谐振频率是电感的寄生电容与其电感谐振的频率。超过SRF后,电感表现得像电容器。为了可靠运行,应在远低于SRF的频率下使用电感。

了解更多电路设计知识

探索我们的工程指南和文档以获得更深入的见解。

浏览资源