射頻電感器的選擇涉及到以下關(guān)鍵參數(shù):電感值、額定電流、直流電阻、自諧振頻率)、品質(zhì)因數(shù)和額定溫度。
電感值
如果要將電感器用作簡單的元件(一階)高頻扼流圈,則要根據(jù)扼流圈的峰值噪聲頻率進行選擇。在電感的自諧振頻率(SRF)處,串聯(lián)阻抗達到最大值。因此,一個簡單的射頻扼流圈的選擇是找到一個電感,其SRF是扼流圈附近的頻率。對于高階濾波器,必須根據(jù)濾波器截止頻率(LPF、HPF)或帶寬(BPF)計算每個元件的電感值,調(diào)諧電路或阻抗匹配的電感需要嚴格的公差控制。如表1所示,線繞電感器通常比多層或厚膜電感器具備更小的公差。
額定電流
電感獲取大的電流需要較粗的導(dǎo)線或相同導(dǎo)線尺寸的多股線,用來將損耗和溫升保持在最低限度以內(nèi)。較粗的導(dǎo)線會降低DCR并增加Q,但是尺寸較大同時自諧振頻率較低。表1所示的額定電流表明,線繞電感器優(yōu)于相同尺寸和電感值的多層電感器。采用匝數(shù)較低的鐵氧體磁芯電感可以獲得較高的電流容量和較低的直流電阻。然而,鐵氧體可能會引入新的限制,如電感隨溫度變化較大、公差較大、Q值較低以及飽和電流額定值降低。
直流電阻
電流額定值和DCR密切相關(guān)。在大多數(shù)情況下,如果所有其他參數(shù)保持相等,則需要較大的零件尺寸來降低DCR。
自諧振頻率
SRF由以下等式定義:
對于扼流圈應(yīng)用,SRF是提供最佳信號阻斷的頻率。在低于SRF的頻率下,阻抗隨著頻率的增加而增加。在SRF處,阻抗達到最大值。在SRF以上的頻率,阻抗隨著頻率的增加而減小。對于高階濾波器或阻抗匹配應(yīng)用,更重要的是在所需頻率附近有一個相對平坦的電感曲線。建議選擇SRF遠高于設(shè)計頻率的電感器。經(jīng)驗法則是選擇SRF為高于10倍電感器的工作頻率。一般來說,電感值的選擇通常決定SRF,反之亦然。電感的阻抗在電感的自諧振頻率(SRF)附近急劇上升,如圖1所示。對于扼流應(yīng)用,選擇SRF處于或接近要衰減頻率的電感器。對于其他應(yīng)用,SRF應(yīng)至少比工作頻率高10倍。
圖1. 100mA時的感值和感抗
品質(zhì)因數(shù)
高Q值導(dǎo)致窄帶,這對于電感用作LC振蕩電路的一部分或窄帶應(yīng)用非常重要,參見圖2。高Q值還可以降低插入損耗,最大限度地降低功耗。電感器的Q因數(shù)計算如下:
Q的測量包括所有與頻率有關(guān)的實損耗和虛損耗,包括電感、電容、導(dǎo)體的集膚效應(yīng)和磁性材料的鐵心損耗。如表1所示,線繞電感器具有比相同尺寸和值的多層電感器更高的Q值。
圖2. 高Q提供窄帶寬和低插入損耗
額定溫度
功率損耗隨著電流和直流電阻的增加而增加,導(dǎo)致元件溫度升高。電感器的額定值通常為特定的環(huán)境溫度和通過電感器的電流而導(dǎo)致的溫升的和。