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              串聯諧振交流耐壓阻抗
              2021-07-17

              隨著開關電源的發展,軟開關技術得到了廣泛的發展和應用,已研究出了不少高效率的電路拓撲,主要為諧振型的軟開關拓撲和 PWM 型的軟開關拓撲,近幾年來,隨著半導體器件制造技術的發展,開關管的導通電阻,寄生電容和反向恢復時間越來越小了,這為諧振變換器的發展提供了又一次機遇,對于諧振變換器來說,如果設計得當,能實現軟開關變換,從而使得開關電源具有較高的效率,LLC 諧振變換器實際上來源于不對稱半橋電路,后者用調寬型(PWM)控制,而 LLC 諧振是調頻型(PFM),串聯諧振電路 在具有電阻R、電感L和電容C元件的交流電路中,電路兩端的電壓與其中電流相位一般是不同的,如果調節電路元件(L或C)的參數或電源頻率,可以使它們相位相同,整個電路呈現為純電阻性,電路達到這種狀態稱之為諧振,在諧振狀態下,電路的總阻抗達到極值或近似達到極值,按電路聯接的不同,有串聯諧振和并聯諧振兩種,科學和應用技術上應充分利用諧振的特征,同時又要預防它所產生的危害。


              串聯諧振


              串聯諧振電路特點:


              a.電路阻抗Z最小,且為純電阻,及Z=R,b.電路中的電流I達到最大值,且與電源電壓相同


              電路發生串聯諧振時的電流稱為諧振電流,用Io表示,當電源電壓一定時:可根據RLC串聯電路的電流是否達到最大來判斷是否發生了串聯諧振,c.L、C上電壓大小相等,方向相反,相互抵消因此串聯諧振又稱為電壓諧振,諧振時電感和電容兩端的等效阻抗為0,相當于短路。


              d.電阻上的電壓等于電源電壓,達到最大值


              e.功率


              有功功率:電源發出的功率及時電路電阻消耗的功率,且功率最大


              無功功率:諧振時,電路不從外部吸收無功功率,但電路內部的電感和電容之間周期性的進行磁場能量與電場能量的交換。


              在電阻、電感及電容所組成的串聯電路內,當容抗XC與感抗XL相等時,即XC=XL,電路中的電壓U與電流I的相位相同,電路呈現純電阻性,這種現象叫串聯諧振,當電路發生串聯諧振時電路的阻抗Z=√R^2 +(XC-XL)^2=R,電路中總阻抗最小,電流將達到最大值。


              1、創建串聯諧振電路,從元器件庫中選擇電壓源、電阻、電容、電感連接成串聯諧振電路,選擇頻率特性儀XBP1,將其輸入端和電源連接,輸出端和負載連接。


              2、串聯諧振電路的相頻特性:在Mode選項組中單擊Phase(相頻特性)按鈕,可得到該電路的相頻特性。


              3、從串聯諧振電路的相頻特性可以看出,電路的以諧振頻率f0為分界點,當信號頻率低于f0時,相位超前,當信號頻率高于f0時,相位滯后,因為當信號頻率低于f0時,整個電路呈容性,電流相位(負載電阻上的電壓相位)超前于電壓(外加電源)的相位,而當信號頻率高于f0時,整個電路呈感性,電流相位(負載電阻上的電壓相位)滯后于電壓(外加電源)的相位,該仿真結果與理論分析一致。


              4、串聯諧振電路的品質因素Q值和電路的選擇性關系:在保持串聯諧振頻率不變的情況下,即L,C不變,改變元件參數,可改變電路的品質因素Q值,在電路中R=1 kΩ,L=1 H,C=1 μF,則Q=[1RLC=1,],若選擇電容C1=1 μF,電感L1=1 H電阻R1=100 Ω,則Q=[1RLC=10,],對于RLC串聯諧振電路來說,不同的Q值對應的幅頻特性曲線不同,Q值越大,對應的幅頻特性曲線越尖,電路的選擇性越好,若用串聯選擇電路作為無線電檢波電路,其靈敏度越高,抗干擾能力就越低,Q值越小,對應的幅頻特性曲線越鈍,電路的選擇性變差,若作為無線電檢波電路,其靈敏度降低,但它的抗干擾能力會提高,所以串聯諧振電路的Q值大小,要根據具體的應用情況具體選擇。

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