嵌入式硬件篇---电感串并联

电感本质：

电感的串并联和电容类似，通过不同的连接方式可以改变总电感量和工作特性，从而适应不同电路的需求。下面用通俗易懂的方式详细介绍：

一、电感串联：增大总电感，提高 "阻碍变化" 的能力

原理：多个电感像串珠子一样首尾相连，总电感量是各个电感的总和，同时总电阻（电感的导线电阻）也会增加。 可以类比成 "多节水管串联"：每节水管对水流的阻力（电感对变化电流的阻碍）相加，总阻力变大，水流（电流）变化更困难。

功能:

• 增大总电感量：总电感公式为 \(L_{总} = L_1 + L_2 + ... + L_n\)（例如 2mH 和 3mH 串联，总电感为 5mH）。
• 提高对变化电流的阻碍能力：电感对高频电流（快速变化的电流）阻碍大，串联后这种阻碍作用更强。

实际用途与场景：

• 低频扼流圈：在电源滤波电路中，串联电感可以阻碍交流杂波（高频电流）通过，配合电容形成 "LC 滤波"，让直流更纯净。比如老式收音机的电源部分，用多个电感串联增强滤波效果。
• 电感量匹配：当需要较大电感但手头只有小电感时，用串联组合替代（例如需要 10mH，可用两个 5mH 串联）。
• 高频抑制：在信号线（如音频线）中串联小电感，可阻挡高频干扰信号，避免杂音。

二、电感并联：减小总电感，降低 "阻碍"，提高电流承载能力

原理：多个电感的两端分别连接在一起，总电感量比其中最小的电感还要小，总电阻也会减小（相当于并联电阻）。 类比 "多节水管并联"：水流（电流）可以同时走多个通道，总阻力变小，允许更大的水流通过。

功能：

• 减小总电感量：总电感公式为 \(\frac{1}{L_{总}} = \frac{1}{L_1} + \frac{1}{L_2} + ... + \frac{1}{L_n}\)（例如 2mH 和 2mH 并联，总电感为 1mH）。
• 降低对电流的阻碍：适合需要让特定频率电流更容易通过的场景。
• 提高电流承载能力：多个电感分担电流，避免单个电感因电流过大过热（电感导线有额定电流，超过会烧毁）。

实际用途与场景：

• 高频电路调谐：在收音机、对讲机的调谐电路中，通过并联电感可以微调总电感量，匹配特定接收频率（比如从 88MHz 调到 108MHz 的 FM 收音机，可能用并联小电感调整）。
• 大电流场景：比如电机驱动电路，电机启动时电流很大，单个电感可能扛不住，多个电感并联既能降低总电感（减少对启动电流的阻碍），又能分担电流避免过热。
• 电感量微调：当需要的电感量比手头的小，可用并联组合（例如需要 1mH，可用两个 2mH 并联）。

三、串并联结合：灵活调整电感量和电流承载能力

复杂电路中会同时用串并联，比如需要 "大电感量 + 大电流承载" 时：

• 先将多个电感并联（提高电流承载能力，同时减小单组电感量），再将多组这样的并联电路串联（增大总电感量）。 例如：需要一个 "10mH、允许 10A 电流" 的电感，手头只有 "2mH、允许 2A" 的电感。可以先将 5 个 2mH 并联（总电感 0.4mH，允许 10A 电流），再将 25 组这样的并联电路串联（总电感 0.4×25=10mH，仍允许 10A 电流）。

总结：串并联的核心区别

连接方式	总电感量变化	电流承载能力	核心用途
串联	增大（电感之和）	不变（由最小额定电流的电感决定）	提高阻碍能力、增大电感量
并联	减小（总和倒数）	提高（各电感额定电流之和）	降低阻碍能力、提高电流承载、减小电感量

电感的串并联本质是通过 "组合积木" 的方式，灵活调整其 "阻碍变化电流的能力" 和 "允许通过的电流大小"，以适应不同电路对电感量和功率的需求，是电子电路设计中常用的技巧。

电感的滤波：

电感的核心特性是 "阻碍电流变化"（感抗），而电感值（电感量）直接决定了这种阻碍能力的强弱，进而显著影响滤波效果。下面用通俗的方式解释：

一、核心逻辑：电感值越大，对 "变化电流" 的阻碍越强，滤波效果越 "狠"

电感就像一个 "水流减速器"：水流（电流）变化越剧烈（比如高频杂波），它的阻碍作用越明显；而对于稳定的直流，它几乎没有阻碍（相当于一根导线）。
电感值越大（"减速器的阻力调得越大"），对变化电流的阻碍就越强，能过滤掉的 "波动成分" 就越多，滤波后电流 / 电压的稳定性越好。

二、不同频率下，电感值的影响差异

电感的阻碍能力（感抗）和频率成正比：频率越高（电流变化越快），感抗越大。而电感值则会 "放大" 这种频率特性：

1. 低频滤波（如 50Hz 交流电的杂波）

   低频波动变化较慢，此时需要较大的电感值才能有效阻碍。

   • 小电感（比如 1mH）：对低频变化的阻碍弱，就像 "阻力小的减速器"，拦不住缓慢的波动，滤波效果差。
   • 大电感（比如 100mH）：阻碍能力强，能明显削弱低频波动，让电流更平稳。
     举例：电源电路中过滤电网带来的 50Hz 低频纹波，常用几百 mH 的电感。

2. 高频滤波（如 MHz 级的电磁干扰）

   高频波动变化极快，即使是小电感也能产生一定阻碍，但电感值仍会影响效果：

   • 小电感（比如 10μH）：对高频有基础阻碍，适合过滤快速但幅度不大的杂波（如芯片工作时的高频噪声）。
   • 大电感（比如 1mH）：对高频的阻碍极强，能 "狠" 过滤掉幅度较大的高频干扰，但体积大、成本高，且可能影响电路响应速度。
     举例：射频电路中过滤 100MHz 以上的干扰，常用小电感（避免过度阻碍有用信号）。

三、电感值与滤波电路的搭配（以常见的 LC 滤波为例）

实际滤波常把电感（L）和电容（C）组合成 "LC 滤波电路"，电感值的选择需要和电容值匹配：

• 电感值越大 + 电容值越大 → 滤波后的 "截止频率" 越低（能过滤掉的低频成分越多），输出越平稳，但电路响应速度越慢（比如大电感放电慢）。
• 电感值过小 → 即使搭配大电容，也拦不住低频波动，纹波会比较明显。
• 电感值过大 → 可能导致电路启动慢（阻碍电流上升），甚至影响正常工作（比如对需要快速变化的信号造成延迟）。

四、总结：电感值如何影响滤波效果？

电感值大小	对低频波动的阻碍	对高频波动的阻碍	适用场景	副作用
小（μH 级）	弱	中等	高频噪声过滤（如芯片、射频）	无法过滤低频纹波
中（mH 级）	中等	强	通用电源滤波（如 12V/5V 电源）	对电路响应影响较小
大（10mH 以上）	强	极强	低频纹波过滤（如电池供电）	电路启动慢、体积大、成本高

简单说：电感值是滤波的 "力度旋钮"，值越大，过滤波动的 "力度" 越强，但需根据实际需求（频率、电路速度）选择，并非越大越好。