电感和磁珠的选型

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磁珠选型参数

磁珠选型参数

磁珠选型参数
磁珠的选型参数主要包括粒径、表面修饰和交叉频率。

1. 粒径:磁珠的粒径是指其直径大小,通常以纳米为单位表示。

粒径的选择取决于待分离物的大小和所需纯度。

一般而言,较小的粒径能提供更高的分辨率和更好的纯度,但可能会降低操作效率。

大多数应用中常用的磁珠粒径为50-200纳米。

2. 表面修饰:磁珠表面通常会进行修饰以增加其亲和性或特定功能。

例如,可以将氨基酸、抗体、核酸等物质固定在磁珠表面,以实现对特定分子的选择性结合。

选择合适的表面修饰可以提高磁珠的选择性和纯度。

3. 交叉频率:小于交叉频率时,Z和XL几乎是重合的,此时的磁珠主要呈感性,电感并不会吸收能量,此时反射噪声;大于交叉频率时,Z和R曲线几乎是重合的,此时磁珠主要呈电阻特性,大电阻,起吸收噪声并转变为热能的作用,此时才是体现磁珠的吸收噪声干扰的作用。

综上所述,在选择磁珠时,需要综合考虑这些参数以满足特定的应用需求。

请注意,对于具体的应用场景和需求,可能需要更多的实验和研究来确定最佳的磁珠选型参数。

电感和磁珠的选型

电感和磁珠的选型

电感和磁珠的选型2008-10-08 12:36电感应用分为两类,一种用在谐振电路产生谐振,另一种是扼流圈,用于滤除纹波。

首先都必须考虑额定电流,因为它直接影响到器件温升导致可靠性降低,同时,对于含磁芯的电感,过大的电流会导致磁芯饱和,电感量下降。

对于谐振电感,电感的公差必须很小,高Q(即功耗低),寄生电容小。

对于普通的滤波电感,则要求不太严格。

简介:在电子设备的 PCB 板电路中会大量使用感性元件和 EMI滤波器元件。

这些元件包括片式电感和片式磁珠,以下就这两种器件的特点进行描述并分析他们的普通应用场合以及特殊应用场合。

表面贴装元件的好处在于小的封装尺寸和能够满足实际空间的要求。

除了阻抗值,载流能力以及其他类似物理特性不同外,通孔接插件和表面贴装器件的其他性能特点基本相同。

片式电感在需要使用片式电感的场合,要求电感实现以下两个基本功能:电路谐振和扼流电抗。

谐振电路包括谐振发生电路,振荡电路,时钟电路,脉冲电路,波形发生电路等等。

谐振电路还包括高Q带通滤波器电路。

要使电路产生谐振,必须有电容和电感同时存在于电路中。

在电感的两端存在寄生电容,这是由于器件两个电极之间的铁氧体本体相当于电容介质而产生的。

在谐振电路中,电感必须具有高Q,窄的电感偏差,稳定的温度系数,才能达到谐振电路窄带,低的频率温度漂移的要求。

高Q 电路具有尖锐的谐振峰值。

窄的电感偏置保证谐振频率偏差尽量小。

稳定的温度系数保证谐振频率具有稳定的温度变化特性。

标准的径向引出电感和轴向引出电感以及片式电感的差异仅仅在于封装不一样。

电感结构包括介质材料(通常为氧化铝陶瓷材料)上绕制线圈,或者空心线圈以及铁磁性材料上绕制线圈。

在功率应用场合,作为扼流圈使用时,电感的主要参数是直流电阻(DCR),额定电流,和低 Q 值。

当作为滤波器使用时,希望宽带宽特性,因此,并不需要电感的高 Q 特性。

低的DCR 可以保证最小的电压降,DCR 定义为元件在没有交流信号下的直流电阻。

磁珠选择原则

磁珠选择原则

磁珠选择原则
在进行磁珠选择时,我们应该遵循以下几个原则:
1. 目的性原则:首先要考虑我们选择磁珠的目的是什么,比如是否用于分离特定的分子或细胞等。

只有明确了目的,才能选出最适合的磁珠。

2. 大小、形状和磁性的匹配原则:磁珠的大小、形状和磁性要与被分离的目标物相匹配。

如果被分离的目标物很小,那么应该选择小的磁珠,反之则应选择较大的磁珠。

如果目标物是细胞,则应选择球形的磁珠,以便更好地粘附细胞表面。

3. 表面修饰的原则:表面修饰可以使磁珠与目标物之间的亲和力增强,从而提高分离效率。

根据不同的目标物,选择不同的表面修饰方式是非常重要的。

4. 质量和纯度的保证原则:选择质量好、纯度高的磁珠可以保证分离的准确性和灵敏度。

同时,为了避免可能的交叉污染,应该选择能够被灭菌处理的磁珠。

总之,选择适合的磁珠对于磁珠分离实验的成功至关重要,需要我们在选择时仔细考虑以上原则。

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磁珠分类及选用

磁珠分类及选用

磁珠分类及选用磁珠由软磁铁氧体材料组成,具有独石结构。

目前磁珠有以下几类:普通型这是应用最广泛的一类叠层型片式磁珠/电感器,1608、2012是目前的主流规格,同时还有3216、3225等多个规格。

大电流型普通型磁珠的额定电流只有几百毫安,但在某些应用场合要求额定电流达到几安培;例如:为了消除计算机卡板电源部分及大电流母线部分的噪声,要求磁珠能承受几安培的电流。

为此,选择适当的铁氧体材料或者采用低烧结温度电子陶瓷材料,并采取适当的工艺措施,制成了能够承受大电流的叠层型片式磁珠,阻值比较低。

尖峰型当电子线路中在某频率点存在着强烈的干扰噪声很难消除时,可以在此电子线路中加一个谐振频率恰巧在干扰噪声频点的尖峰型磁珠,从而将这一强烈的干扰噪声完全抑制;不同电子线路、不同用户对谐振频率的数值要求是不相同的。

高频型各种电子元器件的频率都在提高,辐射的电子干扰的频率往往超过1GHz;如果使用普通型磁珠,那么,三次谐波信号成分将被大量衰减,致使时钟脉冲信号钝化,将会引起误操作。

所以要求将磁珠的抑制EMI 的频率范围提高,如对500MHz 以下的信号频率成分几乎无衰减通过,而对1GHz 以上的干扰噪声产生大量衰减。

阵列型磁珠阵列(Chip Beads Array)又称为磁珠排(如图),即在一个0805 或1206 的片式元件内并列2~4 个片式磁珠。

这样就大大缩小了在PCB 上所占据的面积,有利于高密度组装。

铁氧体磁珠(Ferrite Bead)是目前应用发展很快的一种抗干扰元件,廉价、易用,滤除高频噪声效果显著。

在应用上,片式铁氧体磁珠大致可分为电源线路用和信号线路用两大类产品。

作为用在信号线路中所要求的性能,最重要的是所有信号波形应与抑制噪声措施相互依存和适应。

电源线路上使用的产品有低直流电阻和高耐能量型。

片式磁珠的外形尺寸系列已符合片式阻容元件的标准,而且性能优良、品种规格齐全,为电路设计者提供了广阔的空间。

全面的磁珠知识——原理、应用选型以及与电感的区别和联系

全面的磁珠知识——原理、应用选型以及与电感的区别和联系

全面的磁珠知识——原理、应用选型以及与电感的区别和联系一、磁珠工作的基本原理磁珠的主要原料为铁氧体。

铁氧体是一种立方晶格结构的亚铁磁性材料。

铁氧体材料为铁镁合金或铁镍合金,它的制造工艺和机械性能与陶瓷相似,颜色为灰黑色。

电磁干扰滤波器中经常使用的一类磁芯就是铁氧体材料,许多厂商都提供专门用于电磁干扰抑制的铁氧体材料。

这种材料的特点是高频损耗非常大,具有很高的导磁率,它可以是电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最小。

对于抑制电磁干扰用的铁氧体,最重要的性能参数为磁导率μ和饱和磁通密度Bs。

磁导率μ可以表示为复数,实数部分构成电感,虚数部分代表损耗,随着频率的增加而增加,是频率的一个函数如电阻R(f),f代表频率。

这里还要强调一下高频的概念:不仅指周期性变化的信号,也特指快速边沿的脉冲等效频率f= 0.5/tr,tr为信号上升/下降边沿,具体参见《数字高速设计》参考书。

<磁珠等效电路>因此如上,它的等效电路为由电感L和电阻R组成的串联电路,L 和R都是频率f的函数。

当导线穿过这种铁氧体磁芯时,所构成的电感阻抗在形式上是随着频率的升高而增加,但是在不同频率时其机理是完全不同的。

<实际磁珠形式>在低频段,阻抗由电感的感抗构成,低频时R很小,磁芯的磁导率较高,因此电感量较大,L起主要作用,电磁干扰被反射而受到抑制,并且这时磁芯的损耗较小,整个器件是一个低损耗、高品质因数Q特性的电感,这种电感容易造成谐振因此在低频段,有时可能出现使用铁氧体磁珠后干扰增强的现象。

所以实际电路中往往也会串接一个小电阻,消除谐振。

<串联小电阻的磁珠电路>在高频段,阻抗由电阻成分构成,随着频率升高,磁芯的磁导率降低,导致电感的电感量减小,感抗成分减小。

但是,这时磁芯的损耗增加,电阻成分增加,导致总的阻抗增加,当高频信号通过铁氧体时,电磁干扰被吸收并转换成热能的形式耗散掉。

<磁珠滤波损耗原理示意><高频100M表现出的电阻特性>阻抗转折点,两种特性的转折点为X和R曲线的交点,我们称这个转折点为抗阻特性转折点。

磁珠的选型和使用

磁珠的选型和使用

磁珠的选型的使用磁珠主要特性参数:1.阻抗IzI600@100MHz(ohm):这里指100MHz频率下的交流阻抗位600ohm;2.DRC直流阻抗(最好小于1ohm):低的DRC可以保证最小压降,带载能力强;3.额定电流:表示磁珠正常工作时允许的最大电流;4.阻抗频率曲线:如下图一般来说频率越高阻抗越大,但是有个极值点。

磁珠的全称为铁氧体磁珠滤波器(另有一种是非晶合金磁性材料制作的磁珠),是一种抗干扰元件,滤它功能主要是消除存在于传输线结构(电路)中的RF噪声,RF能量是叠加在直流传输电平上的交流正弦波成分,直流成分是需要的有用信号,而射频RF能量却是无用的电磁干扰沿着线路传输和辐射(EMI)。

电源线去噪是磁珠常见的应用场景,硕凯电子小编给大家总结几点,电源线去噪时,磁珠的选型要点:从构成上来看,磁珠是由氧磁体组成,而电感则是由磁芯和线圈组成。

从原理上来看,磁珠是把交流信号转化为热能,电感是把交流存储起来并缓慢释放出去。

从功能上来看,磁珠是用来吸收超高频信号(例如RF电路,PLL,振荡电路等),而电感是一种储能元件,用在LC振荡电路、中低频滤波电路等,其应用频率范围很少超过50MHz。

面对复杂的电路工作,要如何在万千磁珠中选中合适你的那一颗呢?今天行业老鸟手把手教你磁珠选型大法,拿稳了!磁珠选型大法(电源线去噪or信号线去噪)对症下药是医者原则,行业老鸟表示不服:磁珠选型也要对症下药!磁珠的应用场景分为电源线去噪和信号线去噪这两种,因此选型也要区别对待:用于电源线去噪时应注意以下几点第一,你要知道开关电源的工作频率。

一般来讲,电源产生的辐射EMI噪声,通常在小于100MHz-300MHz之间。

因此,选磁珠要选峰值频率小于300MHz低频型的磁珠。

第二,你要知道电源的工作电流。

对于那些放置于开关或非直流信号的磁珠,通常要讲交流信号转换有效值,以此来选择磁珠的额定电流。

额定电流值也是电源线磁珠最大的选择要点。

EMC磁珠到底是什么,具体如何选型

EMC磁珠到底是什么,具体如何选型

E MC磁珠到底是什么?具体如何选型?刚才偶然看了本刊的两篇有关磁珠的专家博文,这两篇博文都是讲磁珠的。

其中一篇是讲磁珠与电感的区别,另一篇讲磁珠其实就是一电阻特性。

其实这样的说法都是不准确的。

磁珠(Ferrite bead)的等效电路是一个DCR电阻串联一个电感并联一个电容和一个电阻。

DCR是一个恒定值,但后面三个元件都是频率的函数,也就是说它们的感抗,容抗和阻抗会随着频率的变化而变化,当然它们阻值,感值和容值都非常小。

从等效电路中可以看到,当频率低于fL(LC谐振频率)时,磁珠呈现电感特性;当频率等于fL时,磁珠是一个纯电阻,此时磁珠的阻抗(impedance)最大;当频率高于谐振频率点fL时,磁珠则呈现电容特性。

EMI选用磁珠的原则就是磁珠的阻抗在EMI噪声频率处最大。

比如如果EMI噪声的最大值在200MHz,那你选择的时候就要看磁珠的特性曲线,其阻抗的最大值应该在200MHz左右。

下图是一个磁珠的实际的特性曲线图。

大家可以看到这个磁珠的峰值点出现在1GHz左右,在峰点时,阻抗(Z)曲线的值与电阻(R)的相等。

也就是说这个磁珠在1GHz时,是个纯电阻,而且阻抗值最大。

Z: impedance R: R( f) X1: L\\C前面简单介绍了EMI 磁珠的基本特性曲线。

从磁珠的阻抗曲线来看,其实它的特性就是可以用来做高频信号滤波器。

需要注意的是,通常大家看到的厂家提供的磁珠阻抗曲线,都是在无偏置电流情况下测试得到的曲线。

但大部分磁珠通常被放在电源线线上用来滤除电源的EMI 噪声。

在有偏置电流的情况下,磁珠的特性会发生一些变化。

下面是某个0805尺寸 500mA 的磁珠在不同的偏置电流下的阻抗曲线。

大家可以看到,随着电流的增加,磁珠的峰值阻抗会变小,同时阻抗峰值点的频率也会变高。

在进一步阐述磁珠的特性之前,让我们先来看一下磁珠的主要特性指标的定义:Z (阻抗,impedance ohm) :磁珠等下电路中所有元件的阻抗之和,它是频率的函数。

开关电源中磁珠的特性与选用原则

开关电源中磁珠的特性与选用原则

开关电源中磁珠的特性与选用原则1、磁珠的特性开关电源尤其是大功率开关电源,它们的工作频率一般为100kHz,有的高达1MHz。

在高频的作用下,电源的输出整流管,在关断期间反向恢复过程中,会产生噪声和反向峰值电流,非常容易击穿整流二极管或MOS管,还容易在二极管或MOS管导通期间向外辐射高频率的干扰信号。

人们虽然在整流二极管的两端并联阻容元件组成高频旁路电路,但作用效果不太理想。

相反,由于增加了电阻、电容,在高频率的作用下造成损耗。

近年来,研发人员找到在二次侧滤波器输出线上套上一只磁珠,有力地抑制了噪声和干扰信号,还具有静电脉冲吸收能力。

磁珠的主要原料为铁氧体,是一种晶体结构亚铁磁性材料,它在低频时呈现电感特性,损耗很小;在高频时呈现电抗特性抵抗高频辐射。

它的性能参数与铁氧体磁心一样,为磁导率和磁通密度。

当导体穿过铁氧体磁心时,所形成的电抗是随着频率升高而增加,不同的频率其受理作用不一样。

磁珠在高频下的磁导率较低,电感量也小,干扰电磁波吸收很大;在低频时作用相反。

总而言之,磁珠器件具有低损耗、高品质因数的特性,可防止电磁辐射。

2、磁珠的主要参数(1)标准值磁珠的单位是按照在某一频率下所产生的阻抗来标定的,它的单位是Ω,一般以100MHz为标准。

如2012B601是指100MHz磁珠的阻抗为600Ω。

(2)额定电流是保证电路正常工作允许通过的电流。

(3)感抗磁珠在100MHz的高频下,在一闭环电路里,磁珠的两端所产生的电感量。

电感量的大小表示储能的能力大小。

(4)Q值品质因数。

(5)自谐振频率由于电感有分布电容的作用,将形成LC振荡电路而起振,称之为自谐振频率。

(6)超载电流表示电感器正常工作时的最大电流的2.2倍。

(7)封装形式及尺寸在PCB上多使用表贴封装元器件,这种形式具有良好的闭合磁路和电磁特性。

(8)磁通量磁珠在低频下承受电流越大,感抗随交流变化而呈容抗,磁珠发热而造电路损耗。

初始磁通量与品质因数Q得不到平衡。

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电感和磁珠的选型
在电子设备的PCB 板电路中会大量使用感性元件和EMI滤波器元件。

这些元件包括片式电感和片式磁珠,以下就这两种器件的特点进行描述并分析他们的普通应用场合以及特殊应用场合。

表面贴装元件的好处在于小的封装尺寸和能够满足实际空间的要求。

除了阻抗值,载流能力以及其他类似物理特性不同外,通孔接插件和表面贴装器件的其他性能特点基本相同。

片式电感
在需要使用片式电感的场合,要求电感实现以下两个基本功能:电路谐振和扼流电抗。

谐振电路包括谐振发生电路,振荡电路,时钟电路,脉冲电路,波形发生电路等等。

谐振电路还包括高Q带通滤波器电路。

要使电路产生谐振,必须有电容和电感同时存在于电路中。

在电感的两端存在寄生电容,这是由于器件两个电极之间的铁氧体本体相当于电容介质而产生的。

在谐振电路中,电感必须具有高Q,窄的电感偏差,稳定的温度系数,才能达到谐振电路窄带,低的频率温度漂移的
要求。

高Q 电路具有尖锐的谐振峰值。

窄的电感偏置保证谐振频率偏差尽量小。

稳定的温度系数保证谐振频率具有稳定的温度变化特性。

标准的径向引出电感和轴向引出电感以及片式电感的差异仅仅在于封装不一样。

电感结构包括介质材料(通常为氧化铝陶瓷材料)上绕制线圈,或者空心线圈以及铁磁性材料上绕制线圈。

在功率应用场合,作为扼流圈使用时,电感的主要参数是直流电阻(DCR),额定电流,和低Q 值。

当作为滤波器使用时,希望宽带宽特性,因此,并不需要电感的高Q 特性。

低的DCR 可以保证最小的电压降,DCR 定义为元件在没有交流信号下的直流电阻。

片式磁珠
片式磁珠的功能主要是消除存在于传输线结构(PCB 电路)中的RF噪声,RF能量是叠加在直流传输电平上的交流正弦波成分,直流成分是需要的有用信号,而射频RF能量却是无用的电磁干扰沿着线路传输和辐射(EMI)。

要消除这些不需要的信号能量,使用片式磁珠扮演高频电阻的角色(衰减器),该器件允许直流信号通过,而滤除交流信号。

通常高频信号为30MHz 以上,然而,低频信号也会受到片式磁珠的影响。

片式磁珠由软磁铁氧体材料组成,构成高体积电阻率的独石结构。

涡流损耗同铁氧体材料的电阻率成反比。

涡流损耗随信号频率的平方成正比。

使用片式磁珠的好处:
小型化和轻量化
在射频噪声频率范围内具有高阻抗,消除传输线中的电磁干扰。

闭合磁路结构,更好地消除信号的串绕。

极好的磁屏蔽结构。

降低直流电阻,以免对有用信号产生过大的衰减。

显著的高频特性和阻抗特性(更好的消除RF能量)。

在高频放大电路中消除寄生振荡。

有效的工作在几个MHz到几百MHz的频率范围内。

要正确的选择磁珠,必须注意以下几点:
不需要的信号的频率范围为多少。

噪声源是谁。

需要多大的噪声衰减。

环境条件是什么(温度,直流电压,结构强度)。

电路和负载阻抗是多少。

是否有空间在PCB 板上放置磁珠。

前三条通过观察厂家提供的阻抗频率曲线就可以判断。

在阻抗曲线中三条曲线都非常重要,即电阻,感抗和总阻抗。

总阻抗通过来描述。

典型的阻抗曲线如下
图所示:
通过这一曲线,选择在希望衰减噪声的频率范围内具有最大阻抗而在低频和直流下信号衰减尽量小的磁珠型号。

片式磁珠在过大的直流电压下,阻抗特性会受到影响,另外,如果工作温升过高,或者外部磁场过大,磁珠的阻抗都会受到不利的影响。

使用片式磁珠和片式电感的原因:
是使用片式磁珠还是片式电感主要还在于应用。

在谐振电路中需要使用片式电感。

而需要消除不需要的EMI噪声时,使用片式磁珠是最佳的选择。

片式磁珠和片式电感的应用场合:
片式电感:
射频(RF)和无线通讯,信息技术设备,雷达检波器,汽车电子,蜂窝电话,寻呼机,音频设备,PDAs(个人数字助理),无线遥控系统以及低压供电模块等。

片式磁珠:
时钟发生电路,模拟电路和数字电路之间的滤波,I/O输入/输出内部连接器(比如串口,并口,键盘,鼠标,长途电信,本地局域网),射频(RF)电路和易受干扰的逻辑设备之间,供电电路中滤除高频传导干扰,计算机,打印机,录像机(VCRS),电视系统和手提电话中的EMI噪声抑止。

电感器的主要技术参数及识别:
除固定电感器和部分阻流圈为通用元件(只要规格相同,各种电子整机上均可使用)外,其余的均为电视机、收音机等专用元件。

专用元件一般都是一个型号对应一种机型(代用除外),
购买及使用时应以元件型号为主要依据,具体参数大都不需考虑,若需了解,可查相应产品手册或有关资料,这里不可能一一示例。

下面谈谈固定电感器及阻流圈的主要参数及识别。

1.电感量L
电感量L也称作自感系数,是表示电感元件自感应能力的一种物理量。

当通过一个线圈的磁通(即通过某一面积的磁力线数)发生变化时,线圈中便会产生电势,这是电磁感应现象。

所产生的电势称感应电势,电势大小正比于磁通变化的速度和线圈匝数。

当线圈中通过变化的电流时,线圈产生的磁通也要变化,磁通掠过线圈,线圈两端便产生感应电势,这便是自感应现象。

自感电势的方向总是阻止电流变化的,犹如线圈具有惯性,这种电磁惯性的大小就用电感量L来表示。

L的大小与线圈匝数、尺寸和导磁材料均有关,采用硅钢片或铁氧体作线圈铁芯,可以较小的匝数得到较大的电感量。

L的基本单位为H(亨),实际用得较多的单位为mH(毫亨)和IxH(微亨),三者的换算关系如下:1H=103mH=106 μH。

2.感抗XL
感抗XL在电感元件参数表上一般查不到,但它与电感量、电感元件的分类品质因数Q等参数密切相关,在分析电路中也经常需要用到,故这里专门作些介绍。

前已述及,由于电感线圈的自感电势总是阻止线圈中电流变化,故线圈对交流电有阻力作用,阻力大小就用感抗XL来表示。

XL与线圈电感量L和交流电频率f成正比,计算公式为:XL (Ω)=2лf(Hz)L(H)。

不难看出,线圈通过低频电流时XL小。

通过直流电时XL为零,仅线圈的直流电阻起阻力作用,因电阻:—般很小,所以近似短路。

通过高频电流时XL大,若L也大,则近似开路。

线圈的此种特性正好与电容相反,所以利用电感元件和电容器就可以组成各种高频、中频和低频滤波器,以及调谐回路、选频回路和阻流圈电路等等。

3.品质因数Q
这是表示电感线圈品质的参数,亦称作Q值或优值。

线圈在一定频率的交流电压下工作时,其感抗XL和等效损耗电阻之比即为Q值,表达式如下:Q=2лL/R。

由此可见,线圈的感抗越大,损耗电阻越小,其Q值就越高。

值得注意的是,损耗电阻在频率f较低时可视作基本上以线圈直流电阻为主;当f较高时,因线圈骨架及浸渍物的介质损耗、铁芯及屏蔽罩损耗、导线高频趋肤效应损耗等影响较明显,R就应包括各种损耗在内的等效损耗电阻,不能仅计直流电阻。

Q的数值大都在几十至几百。

Q值越高,电路的损耗越小,效率越高,但Q值提高到一定程度后便会受到种种因素限制,而且许多电路对线圈Q值也没有很高的要求,所以具体决定Q值应视电路要求而定。

4.直流电阻
即电感线圈自身的直流电阻,可用万用表或欧姆表直接测得。

5.额定电流
通常是指允许长时间通过电感元件的直流电流值。

在选用电感元件时,若电路流过电流大于额定电流值,就需改用额定电流符合要求的其他型号电感器。

电感元件的识别十分容易。

固定电感器一般都将电感量和型号直标在其表面,一看即知。

有些电感器则只标注型号或电感量一种,还有一些电感元件只标注型号及商标等,如需知其他参数等,只有查阅产品手册或相关资料。

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