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技术专题
电路设计电感方程的应用
一个电感器具有电感和存储能量的磁场属性。流过环路或线圈的交流电会在线圈的一根导线中感应出电压或EMF。因为电流量增加和减少，所以磁场也增加和减少。当磁场在导线周围形成同心环时，这些环会合在一起，形成围绕线圈的较大环。线圈的一个回路中电流的增加会导致磁场扩展并切割导线的其他回路，并在回路中感应出电压。
切割导线的圆形环并将电流注入到间隙中会产生磁通密度（Φ），该磁通量密度（Φ）穿透被电流包围的表面。法拉第感应定律通过显示磁场中的任何变化都会在导体中感应出电压来描述环路电感的影响。电感值等于感应的电磁力或电压与电流变化率之比。电压随时间（t）的变化具有最大值。
由于EMF与匝数成正比，因此具有多个回路的线圈产生的电压比单个线圈产生的电压大N倍。在方程式中，EMF等于：
N =ΔΦ/Δt
增加频率或增加线圈匝数会增加感应电压。该方程式的另一种形式是从感应电压的角度看待该值：
感应电压（VL）=亨利中的电感（L）值乘以每秒安培变化率（di / dt）或VL = L x di / dt
当我们用电来观察亨利时，亨利等于当线圈中的电流（i）以每秒1安培的速率（t）变化时感应一伏特所需的电感值。该方程式告诉我们，电流会发生变化，并在电感两端产生一个力，从而抵抗电感的惯性。没有稳定的电流变化，力就不会增加。
在原始方程式中加上负号表明，EMF会产生一个电流和一个与通量的变化相反的磁场：
-N xΔΦ/Δt
因为海因里希·伦茨陈述了归纳法的这一方面，所以我们将其称为伦茨定律。归纳反对并减缓任何变化。伦茨告诉我们，感应电流的方向会引起磁场，并与感应电流的磁场变化相反。当载流导线中的电流发生变化时，就会发生自感或电压的自感。由变化的电流产生的磁场会在电路中自感生电压。
在导体上施加电压会在导体周围建立磁场。磁场的增加阻止了电流在施加电压的同一瞬间流动。随着磁场的稳定，电流流动。去除电流源会导致磁场崩溃，并产生使电流沿相同方向流动的力。
电感影响电流时，总效果取决于电感的大小和该点的频率。大电感或高频率会导致电流减小。较小的电感器或较低的频率会产生更多的电流。字母L在方程式和示意图中代表电感器。
串联放置两个电感会产生等效电感（Led），等于两个电感之和：
线性度-L1 + L2
将两个电感器串联放置后，电流将减小到较小电感器将允许流动的值。由于这个因素，等效电感变为：
leg = L1 + L2≈L2
将两个电感器并联放置会产生一个等效电感器，该等效电感等于两个电感器的乘积除以两个电感器的总和：
Leq = L1L2 / L1 + L2
由于电感会改变电流，因此也会引起功耗，我们将其测量为以欧姆为单位的感抗。电感电抗的最终结果是电流减少。如下式所示，电感电抗（XL）随频率（f）和电感值（L）变化：
XL =2πfL
互感
穿过电路的磁通量会影响该电路中的电流以及位于第一电路附近的电路中的电流。当第一个电路产生的磁场与下一个电路中的导体相交时，它会产生电流。原始电路存在一个磁场，下一个电路存在另一个磁场。两个场都与产生每个场的电流成比例。
随着电流的流动，这两个磁场相互作用，并且通过互感而成为一个磁场，该磁场的一部分受到第一电流的影响，另一部分受到第二电流的影响。互感量取决于电路的几何布置。将电路分开放置可减少互感量。
有微量
寄生电感会在高速电路中产生不同类型的问题。杂散电感可能会通过组件引线和PCB走线而出现问题，从而导致信号完整性问题。这些问题表现为串扰，噪声耦合和感应电流引起的电磁干扰。
即使导线或走线的物理面积很小并且产生少量的杂散电感，电流的变化也会产生高电压。沿着PCB走线的寄生电感会增加开关电源引起的任何电压尖峰的影响。
下一个方程式显示了直径为0.15英寸，长度为1/4英寸的组件引线的微亨电感量。在该方程式中，我们将使用自然对数底数e（ln）作为乘数。自然对数e是一个无理数e≈2.718。
µh = .00508 x长度{[ln x 2 x长度/半径]-.75}或
µh = .00508 x .25 x {[2.718268237（2 x .25 / 0.075]-.75}或
µh = 0.00127 x 17.86
µh = 0.022
在平面上方延伸10密耳的1英寸长，10密耳宽的走线具有更小的电感量。以方程形式，纳米亨利中的痕量电感显示为：
虽然这两种寄生电感都很小，但上升的电流会通过产生明显的电压尖峰来影响电路。寄生电感也会影响信号完整性。例如，在高速运算放大器的同相输入端发现的走线电感会导致低电平振荡。此外，滤波电容器与PCB的连接处的寄生感应会降低电容器在高频下的滤波效果，或导致阻抗失配形成并引起反射。
减少电路设计中的寄生电感始于减小走线覆盖的等效环路面积。在电源和接地层之间布设敏感走线，可防止来自一层信号的EMI引起PCB另一层的信号。