寄生电感基础知识

　　什么是电感？

　　电感是所有导体的属性。流过导体的电流变化会在该导体以及所有附近的导体中产生（感应）电压。感应电压与感应电压的电流变化相反。电感是两个物理定律的结果。首先，流过导体的恒定电流会产生恒定磁场。其次，可变磁场会在所有附近的导体中感应出电压，包括初用于产生磁场的导体。当这两个定律结合在一起时，产生的效果就是电感。就像电阻器用于在电路中引入所需的电阻，电容器用于引入所需的电容一样，电感器是用于在电路中引入所需电感量的电气元件。缠绕在圆柱形材料体上的理想螺线管（线圈）的电感公式如下：

　　电感公式

　　其中 L 是电感， 是电感器所用材料的磁导率，A 是线圈的横截面积，l 是螺线管的长度（不是电线的长度，而是线圈的纵向尺寸）。

　　具有寄生效应的电容器的简化模型
　　理想电容器没有电阻，也没有电感，但具有确定且恒定的电容值。用于表示电感的单位是亨利，以发现电感的美国科学家约瑟夫·亨利的名字命名。
　　寄生电感
　　寄生电感是一种不必要的电感效应，不可避免地存在于所有实际电子设备中。与通过使用电感器引入电路的故意电感不同，寄生电感几乎总是一种不受欢迎的效应。在少数应用中，寄生电感实际上是一个理想的效应，例如可用作滤波器的螺旋谐振器。就像电子产品中使用的所有其他实际元件（例如电阻器甚至连接线）一样，电容器也表现出这种效应。
　　为了理解寄生电感对电容器的影响，必须首先掌握电抗的概念。
　　电抗
　　在直流电路中，每个元件都可以用其电阻来描述。电阻器具有一定的固定电阻值 R。直流电路中的电容器可以视为具有无限电阻的元件（电容器中没有电流流过），而电感器可以视为直流电路中的短连接（电感器上没有电压降）。
　　然而，交流电路则不同。交流电路中的每个元件都可以通过其阻抗来描述。阻抗是衡量当在其端子上施加固定幅度可变电压时，元件“阻碍或阻止电流流动”程度的指标。

　　阻抗可以进一步分为两部分，称为电阻和电抗。在交流电路中，在纯电阻元件（电阻器）上施加可变电压将导致一定量的交流电流流过该元件，并且该电流将与电压同相。在交流电路中，在纯电抗元件上施加可变电压将导致交流电流流过该元件，但该电流与电压的相位相差±90度，具体取决于使用的元件 - 电容器或电感器。也就是说，电容器两端的电压滞后于电流90度，而流过电感器的电流滞后于电感器两端的电压90度。阻抗公式如下：

　　阻抗公式
　　其中 Z 为阻抗，R 为电阻，X 为电抗。值得注意的是，阻抗是一个复数，其实部为电阻，虚部为电抗。

　　理想电容器和电感器是纯电抗元件，它们仅影响阻抗的电抗虚部。但它们的影响方式不同。电容器的电抗定义为：

　　电容电抗

　　其中 ω 是角频率（ω=2pf，其中 f 是信号频率），C 是电容。另一方面，电感器的电抗如下：

　　电感电抗
　　其中L为电感的电感量。需要注意的是，电容的电抗为负值，电感的电抗为正值。
　　寄生电感对电容器的影响

　　如前所述，电容器的电抗与电感器的电抗符号相反。这意味着电容器上存在的任何寄生电感都会将该电容器的阻抗降低一定量。为了说明这一点，请考虑以下公式：

　　寄生阻抗
　　其中 Z 是表现出寄生电感（但不表现出寄生电阻）的电容器的阻抗。让我们分析一下这个公式，以了解寄生电感对电容器的影响。
　　假设角频率为 1Mhz（约 6.2·10 6 rad/s），电容为 0.1 ?F，陶瓷电容器的典型寄生电感约为 1nH。在没有任何寄生效应的情况下，这种电容器的阻抗约为 -j·1.591 Ω。如果考虑寄生效应，阻抗现在为 -j·1.585 Ω。没什么大不了的，因为当存在寄生电感时，有效阻抗仅减少 0.37%。
　　然而，在更高的频率下，寄生电感会成为一个更大的问题。现在让我们将频率增加到 10MHz 并重复计算。角频率现在约为 6.2·10 7 rad/s。在没有寄生效应的情况下，0.1 ?F 电容器的阻抗约为 -j·0.1591 Ω。如果我们引入寄生阻抗，阻抗现在为 -j· 0.0963 Ω。有效阻抗现在减少了 40%！在更高的频率下，这会成为一个日益严重的问题，在某些时候阻抗变为正值，电容器实际上开始像电感器一样工作。
　　因此，专门为高频应用和寄生效应非常不希望出现的应用制造了低电感电容器。它们采用特殊材料和封装制成，引线尽可能短。为了进一步降低电感，电容器的内部布局设计为抵消电容器电流产生的所有磁场。