器件选型是硬件工程师的基本工作，本文主要从电感的工艺和应用出发，介绍电感如何选型。
电感，和电容电阻一起，是电子学三大基本无源器件；电感的功能就是以磁场能的形式储存电能量。以圆柱型线圈为例，粗略地介绍下电感的基本原理
如上图所示，当恒定电流流过线圈时，根据右手螺旋定则，会形成一个图示方向的静磁场。而电感中流过交变电流，产生的磁场就是交变磁场，变化的磁场产生电场，线圈上就有感应电动势，产生感应电流：
·电流变大时，磁场变强，磁场变化的方向与原磁场方向相同，根据左手螺旋定则，产生的感应电流与原电流方向相反，电感电流减小；
·电流变小时，磁场变弱，磁场变化的方向与原磁场方向相反，根据左手螺旋定则，产生的感应电流与原电流方向相同，电感电流变大。
以上就是楞次定律，最终效果就是电感会阻碍流过的电流产生一些变化，就是电感对交变电流呈高阻抗。同样的电感，电流变化率越高，产生的感应电流越大，那么电感呈现的阻抗就越高；如果同样的电流变化率，不同的电感，如果产生的感应电流越大，那么电感呈现的阻抗就越高。
所以，电感的阻抗于两个因素相关：一是频率；二是电感的固有属性，也就电感的值，也称为电感。根据理论推导，圆柱形线圈的电感公式如下：
由于Cp的存在，与L一起构成了一个谐振电路，其谐振频率便是电感的自谐振频率。在自谐振频率前，电感的阻抗随频率增加而变大；在自谐振频率后，电感的阻抗随频率增加而变小，就呈现容性。
平面形绕法优点很明显，就是减小了器件的高度。由前文的公式可知，磁芯的磁导率越大，电感值越大，磁芯可以是
·非磁性材料：例如空气芯、陶瓷芯，貌似就不能叫磁芯了；这样电感值较小，但是基本不存在饱和电流
·铁磁性材料：例如铁氧体、波莫合金等等；合金磁导率比铁氧体大；铁磁性材料存在磁饱和现象，有饱和电流。
绕线电感可提供大电流、高感值；磁芯磁导率越大，同样的感值，绕线就少，绕线少就能降低直流电阻；同样的尺寸，绕线少可以绕粗，提高电流。
另外，电源设计中，经常遇到电感啸叫的问题，本质就是磁场的变化引起了导体，也就是线圈的振动，振动的频率刚好在音频的范围内，人耳就可以听见，合金一体成型电感，比较牢固，能够大大减少振动。
多层片状电感的制作流程与工艺：将铁氧体或陶瓷浆料干燥成型，交替印刷导电浆料，最后叠层、烧结成一体化结构(Monolithic)。
多层片状电感的比绕线电感尺寸小，标准化封装，适合自动化高密度贴装；一体化结构，可靠性高，耐热性好。
薄膜电感采用的是类似于IC制作的工艺，在基底上镀一层导体膜，然后采用光刻工艺形成线圈，最后增加介质层、绝缘层、电极层，封装成型。
电感，从工艺技术上，领先的绝大多数都是三大日系厂商：TDK、Murata、Taiyo Yuden。这三家的产品线完整，基本上能够完全满足大多数需求。
个人感觉TDK和Murata更领先一点，从官网的质量看出来的，像Coilcraft的官网就low一点，毕竟网站也是需要投资的。
多层片状功率电感也慢慢变得多，通常电感值和电流都较低，优点是成本较低、体积超小，在手机等空间限制较大的产品中有较多应用。
功率电感应该要依据所选的DCDC芯片来选型。通常，DCDC芯片的规格书上都有推荐的电感值，以及相关参数的计算，这里不再赘述。从电感本身的角度来说明如何选型。
通常应使用DCDC芯片规格书推荐的电感值；电感值越大，纹波越小，但尺寸会变大；通常提高开关频率，能够正常的使用小电感，但开关频率提高会增加系统损耗，降低效率；
功率电感一般有两个额定电流，即温升电流和饱和电流；当电感有电流通过的时候，由于损耗的存在，电感发热而产生温升，电流越大，温升越大；在额定的温度范围内，允许的最大电流即为温升电流。增加磁芯的磁导率，能大大的提升电感值，通常使用铁磁性材料做磁芯。铁磁性材料存在磁饱和现象，即当磁场强度超过一定值时，磁感应强度不在增加，即磁导率下降了，也就是电感下降了。在额定电感值范围内，允许的最大电流即为饱和电流。
通常对DCDC电路设计，要计算峰值（PEAK）电流和均方根（RMS）电流，通常规格书中会给出计算公式。
温升电流是对电感热效应的评估，根据焦耳定律，热效应需要仔细考虑一段时间内的电流对时间的积分；选择电感时，设计RMS电流不能超过电感温升电流。
为了提高可靠性，降额设计是必须的，通常建议工作值应降额到不高于额定值的80%。当然降额幅度过大会大幅度提高成本，需要综合考虑。
电感的直流电阻会产生热损耗，导致温升，降低DCDC效率；因此，当对效率敏感时，应选择直流阻抗低的电感，例如15毫欧。
还有就是依照产品的应用温度要求、要不要满足RoHS、汽车级Q200等标准的要求、还有PCB结构限制。
大电流的应用，电感的漏磁就会相当可观，会对周围电路，例如CPU等造成影响。我之前就遇到过X86的CORE电的电感漏磁造成CPU无法启动的现象。因此，大电流应用，应选择屏蔽性能好的电感并且Layout时注意避开关键信号。
去耦电感也叫Choke，教科书上通常翻译成扼流圈。去耦电感的作用是滤除线路上的干扰，属于EMC器件，EMC工程师主要用来解决产品的辐射发射(RE)和传导发射(CE)的测试问题。
去耦电感，通常结构最简单，大都是铜丝直接绕在铁氧体环上。自己觉得可大致分为差模电感和共模电感。这里不再赘述共模和差模的概念。
差模电感就是普通的绕线电感，用于滤除一些差模干扰，主要是与电容一起构成LC滤波器，减小电源噪声。
磁珠(Ferrite Bead)，也常用来滤除主板上的低压直流电源的噪声，但磁珠与去耦电感有区别的。 磁珠是铁氧体材料烧制而成，高频时铁氧体的磁损耗(等效电阻)变得很大，高频噪声被转化成热能耗散了；
·当有共模成分流过共模电感时，根据右手定则，会在两个线圈形成方向相同的磁场，相互加强，相当于对共模信号存在较高的感抗；
·当有差模成分流过共模电感时，根据右手定则，会在两个线圈形成方向相反的磁场，相互抵消，相当于对差模信号存在较低的感抗。
换一个方式理解：当V+上流过一个频率的共模干扰，形成的交变磁场，会在另一个线圈上形成一个感应电流，根据左手定则，感应电流的方向与V-上共模干扰的方向相反，就抵消了一部分，减小了共模干扰。
考虑封装尺寸，做兼容性设计。例如用于USB信号的共模电感，选择封装可以与两个0402的电阻做兼容，不需要共模电感时，可以直接焊0402电阻，降低成本。
如果共模干扰频率在10MHz左右，滤波效果很好，但如果是100kHz，可能就没什么效果。如果差分信号速率较高，100M以上，可能就会影响信号质量。
高频电感主要使用在于手机、无线路由器等产品的射频电路中，从100MHz到6GHz都有应用。高频电感在射频电路中主要有以下几种作用：
·匹配(Matching)：与电容一起组成匹配网络，消除器件与传输线之间的阻抗失配，减小反射和损耗；
·滤波(Filter)：与电容一起组成LC滤波器，滤出一些不想要的频率成分，防止干扰器件工作；
·隔离交流(Choke)：在PA等有源射频电路中，将射频信号与直流偏置和直流电源隔离；
·谐振(Resonance)：与电容一起构成LC振荡电路，作为VCO的振荡源；
巴仑(Balun)：即平衡不平衡转换，与电容一起构成LC巴仑，实现单端射频信号与差分信号之间的转换。
多层片状电感的，相比于其他两种就是Q值最低，最大的优势就是成本低，性能好价格低，适合于大多数没有特别的条件的应用。TDK和Taiyo Yuden的高频电感都只有多层型，没有绕线型和薄膜型。
TDK的MLK系列、Murata的LQG系列、Taiyo Yuden的HK系列，这三个系列的产品基本一样，最便宜，性价比高。
TDK的多层电感做的更好更全，还有一个MLG系列，有0402封装，感值可以做0.3nH，Value Step 0.1nH，容差0.1nH，接近薄膜电感的性能，价格还便宜。
绕线型工艺，其导线能做到比多层和薄膜结构粗，因此能获得极低的直流电阻。也代表着极高的Q值，同时能支持较大的电流。将无磁性的陶瓷芯换成铁氧体磁芯，能够获得较高的感值，能应用与中频。Murata的LQW系列能做到03015封装，最小感值1.1nH；Coilcraft的0201DS系列，能做到0201封装，号称世界上最小的绕线电感。
采用光刻工艺，工艺精度极高，因此电感值能做到很小，尺寸也能做到很小，精度高，感值稳定，Q值较高。
Murata的LQP系列，能做到01005封装，高精度产品的容差能做到0.05nH，最小感值可以到0.1nH，这三个参数值能够说是当前电感的极限了。其他，像Abracon的ATFC-0201HQ系列也能做到最小0.1nH。
电感值常常要根据仿真、实际调试或者参考设计来确定。大多数情况，多层片状高频电感已能满足规定的要求，一些特殊场合在大多数情况下要关注：
·大功率射频设备，PA偏置电流比较大，要选择绕线型以满足电流要求；同时大功率设备温升较高，需要仔细考虑工作温度；
·对于高精度的VCO电路中，作为LC谐振源，只有薄膜电感能提高0.05nH的容差；
·像手机、穿戴式设备，尺寸可能是最关键的因素，薄膜电感可能是比较好的选择。
有一些高频电感具有方向性，贴片安装的方向对电感值有一定影响，如下图所示：
引自Why is there a direction mark on inductors?
可以看出，标记点朝侧面，感值变化较大，所以贴片时应注意让电感上的标记点朝上。
结语：选型要清楚器件的原理和应用，综合考虑成本、降额、兼容性等多种因素。
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