《电感应用分析精粹》构思，《电容应用分析精粹》姊妹篇

Posted 2020-11-20 sunshine-jackie

原文链接点击这里：

 

（虽名为“电感”，但名为“磁性元件”更合适，因为它包含所有以电感原理为基础的元器件，如变压器、共模扼流圈、电流互感器、铁氧体磁珠等等）

 

问一句：你觉得电感应用难不难？

 

有人说：不难呀，确定好电流I与电感量L这两个参数就行了，我设计过的很多电路板卡上都有几个单片式开关电源芯片呢，电感器都是我选型的，一人搞定，量产KK级，高级工程师这个级别肯定有我的一亩三分地！

也有人说：有一定难度，我觉得磁性元件相对不怎么容易掌握，很多概念不如电容器那么容易理解，在开关电源应用中，总觉得没有掌握磁性元件设计上本质的东西，基本都是参考别人现有东西来设计，但很多本质上的“为什么”说不上来，感觉捉摸不透。

 

真就应了那句老话：外行看热闹，内行看门道！如果你属于第一类人，那么只能跟你说：你对电感的理解只是表面的（我不会说你根本不懂电感）！如果你属于第二类人，我想跟你说：你这个阶段只需要一本好书来理一下思路即可，对，就是这一本！JJ

 

不少读者看了《电感》系列已发布的章节，觉得这个写作思路很不错，挺有意思的，建议写一本书整合一下，事实上，我也觉得这个思路是不错的！（不要打我）。然而，电感器与电容器在实际应用中的几点差异会影响写作构思（读者定位）：

 

其一：电感器应用人群种类相对会比较少（不是说数量少，而是说人群相对比较集中）。可以这么说，大多数电子产品设计过程中，工程师可能（可以）很少或没有使用电感器，但恐怕不存在不使用或很少使用电容器的情况，换言之，在绝大多数电路中，电容器都是不可或缺的，而电感器则不然（用电源模块的不算）。在所有电子工程师当中，除了开关电源设计工程师，还有多少人真正设计过电感器呢？相对会比较少！如果问你：电感器除了应用在开关电源中，你还见过其它应用场合吗？估计少部人可能会想到电感三点式振荡电路，但在项目中有真正使用案例的仍然极少。哦，对了，磁珠也算是电感器，但使用成品磁珠的场合，恐怕比自己绕制磁珠的应用要多得多吧？

 

换言之，这本书首先要把开关电源工程师吸引过来。有人说：写一本开关电源的书吧！可以写，但意义并不是太大，因为同类图书实在是太多了，而且国外也有几本经典的，多写无益，更重要的是：我想写不一样的书。然而，写不一样的书是非常耗费精力的，比如，为了读者更轻松地理解很多概念，可能要想出很多形象的比喻来对比描述，这并不是张口吃饭那么容易，这也是我早就提到过的：读者读起来越轻松、越觉得精彩、越想看后续章节，相应笔者需要花费的心思就更多。

 

从电感的角度讲解开关电源中诸多相关看似神秘的内容是一种很有趣的事，而且我还没有看到有类似的图书！事实上，开关电源只不过是讲解电感器的一种工具（电感在开关电源中有各种经典的应用），本书主要侧重以电感原理制作而成的各种磁性元件的相关知识，这些内容都是放之四海皆准的，只要你想了解电感器相关应用知识，这本书里面就有，你并不一定得从事开关电源设计这项工作。

 

其二：电感器有成品与定制（自制）两种方式。电容器几乎是不会有自己制作的情况，而电感器则不然，这带来的直接后果是：很多人在工作中几乎都是使用成品电感，只要按额定电流I与电感量L选型即可，不会涉及到电感设计原理性的知识，而另一些人则更关注如何选择磁芯，如何确定绕线匝数，如何使设计变压器的铜损与铁损达到平衡等等，这是两个不同层面的内容，而前一类人对这些知识几乎不会有什么兴趣。

当你对一个设计消费类电子产品（如平板电脑、手机、电子辞典等等）的工程师大讲特讲电感或变压器的设计，并且深深为自己的技术水平而感到自豪时，然而，恐怕他鸟都不想鸟你，任你是多大的一只牛也没用！因此，全书的构思还是要考虑到这两类工程师的需求，比如，讲解开关电源的电感器设计时，我们会根据需求来设计相应的电感器，但是确定磁芯种类与圈数之后就到此为止，至于后续如何绕制，线径如何等等，本书不再赘述。当然，讲解电感器设计也是为“理解电感器”服务的，这就是本书的主要目的：侧重讲解磁场中的基础原理性知识，这也是本书始终重视的内容；

 

其三：磁性元件相对电容器更难写一些，图也并不好画（都是曲线），当然，这并不是问题，只不过时间上多消耗一些而已。更难的是，很多概念并不如电场那样容易理解。写电感器相关知识必然会涉及到磁场相关内容，我不想写与数学方程式太过相关的东西，反正你肯定也不会感兴趣，我只会用平民化的语言来写一些老百姓能看懂的东西，将磁场理论中的内容与实际电感设计联系起来。

 

我从来没想过要写一本“正正经经”的教材式图书，什么毕奥-萨伐尔定律、高斯定理，书里有是有，但可能会以穿插的形式介绍的，比如，我介绍一个很容易理解的现象，然后告诉你：其实这就是XX定律，让你有生不逢时的感觉，如果早出生百十年，也许某个定律可能就叫做“YY定律”（YY就是你的名字），换言之，你可以拿这本书作为磁场教材的辅助读物，前提是你对磁场或电感应用相关概念的物理意义有着极大的兴趣，如果你只是想做道题拿个学分，建议不要入坑，实在是太危险！

 

我讲的是这些东西：电感器为什么能够储能？电感器储存的能量是什么？磁性元件储存的能量在哪里？为什么要给磁芯开气隙？为什么不从一开始就选择低磁导率的磁芯，而是选择给高磁导率的磁芯开气隙呢？你能说出磁场强度H与磁感应强度B的物理意义吗？磁场在讲解磁感应强度B，但它到底是什么东西？它与能量的储存大小又有什么关系？为什么磁芯饱和时磁感应强度B最大，而电感储存的能量却最小呢？漏感是怎么形成的？这是怎么样影响电路工作的？为什么说变压器次级可以开路，而电流互感器却不可以？为什么有那么多种类的磁芯？同类型磁芯还有多种不同磁导率的意义在哪里？磁导率竟然是个复数？我勒个去，那我就来用简单形象的方法帮你理解这个吓唬人的复数磁导率，一点都不难，等等。

 

凡此种种，不一而足，然而只要从本质出发去理解，你会发现很多问题的共通答案其实就只有一个，而其它更多的问题只是它的外在表现。

 

简单的说，本书主要侧重如何形象地理解或应用电感相关的概念，按照公众号中的思路一篇篇地讲下去，这种概念的理解对于绝大多数人都是适合的，本书的终极目标是：让每个与电感打交道的工程师人手一本，这看起来很狂妄，然而，我得试试，人生难得几回博呀！（开玩笑的，哈哈，不过梦想还是要有的，万一实现了呢）

 

这里仍然要提一句：我不能保证本书是最权威的，然而它理应是最容易理解！让我们拭目以待吧，么么哒～～

 

哦，对了，还有时间的问题，恐怕得明年才能完成了，么么哒～～