【仿真模型】03-电感 - 嘉立创EDA开源硬件平台

一、电感器基础

        将一根导线绕成一个线圈就成了电感器，电感器具有对电流变化产生阻碍作用的特性。为了方便起见，电感器也可以简称为电感，电感单位为H（亨利）。电感虽然是由线圈组成的，基本可以分为两大类，固定电感和可变电感，根据不同工艺和封装主要分为以下几种：

（1）贴片电感：这一类电感又有小功率和大功率电感之分，可以从体积进行区分，体积小的和贴片电容大小的为小功率电感，体积大的为大功率电感。

（2）色环电感：样子很像色环电阻，外观一般为青绿色，读值方式也是一样的。

（3）功率电感：这一类电感往往应用在功率较高的电路中，细分也可以分为由线圈和磁芯组成的磁芯电感和单纯用较粗的漆包线绕成的线圈两种；

（4）工字电感：这种电阻结构较为复杂，体积更大，所以能够承载较大电流，因其特殊的形状而得名；

（5）共模电感：这一类电感在开关电源、UPS等电源设备中常用于抗干扰能力，组成结构为在一个闭合磁环上对称绕制方向相反的线圈，可以根据不同应用场景人工进行绕制。

（6）可变电感：通过调整磁芯在线圈中的位置，起到改变电感量的作用。

        电感的应用没有像电容那么广泛，主要用于电路的抗干扰能力，提供噪声抑制以及调谐功能。例如在开关电路中由于一些高频元件的存在会产生高频噪声，由于电感的感抗随着频率变大而变大特性就可以很好的抑制传到高频噪声。

二、电感器仿真演示

        立创EDA提供了基础的电感器件的仿真，同样包括了美标、欧标以及3D样式图。在实际仿真过程中都可以进行使用。

        电感的基本作用是产生电压来阻碍电流变化，但电感中的电流不能在瞬间变化，类比电容充放电，这里也取一个时间常数τ(τ=L/R),同样经过5个时间常数即5τ后电流趋于稳定，可以利用仿真工具验证一下：

        打开立创EDA，切换到仿真模式。从仿真基础库中调用一个电阻和电感，一个电压源中的脉冲源。目前没有电流探针，我们也可以使用电压探针对电流的变化进行检测，分别在电阻的两端放置一个电压探针，分别命名为V1和V2。按照以下电路器件参数和接线进行绘制：

        其中，脉冲电压源可以在电压源中选取，参数设置如下如所示：

        检查电路无误后点击运行仿真（快捷键F8），得到以下仿真结果。由时间常数计算公式可知τ=L/R=1/1K=0.001s=1ms，5倍时间常数即5ms，从图中可以看出橙色线V1为脉冲电压源的波形图，周期为20ms；蓝色线为V2，代表电感的电压变化情况，当电源导通时，由于电感阻碍电流的特性，电感两端的电压随之减小，经过5ms后，电感两端电压为0，此时电感短路，电流趋于稳定；当电压突然从高电平降到低电平时，电压变化使得电感产生感应电压阻碍电流的减小，此时产生的反向电压随之时间慢慢减少，到达5ms后接近于0，此时电流稳定为0。

        实际应用中电感参数较小，反应速度很快。充分了解电感的特性后能加深对电路工作特性的理解，在后续的仿真演示中将给大家展示更多电感的应用案例。欢迎大家持续关注立创EDA仿真教学课堂。

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