電流諧振

開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)是集成化與小型化 ,把功率開(kāi)關(guān)與控制電路、反饋電路集成于同一芯片 ,提高開(kāi)關(guān)頻率是其關(guān)鍵技術(shù)之一;開(kāi)關(guān)頻率的提高 ,必須采用高速開(kāi)關(guān)元件 ,降低開(kāi)關(guān)損耗。由于電路存在分布電感和分布電容 ,開(kāi)關(guān)過(guò)程會(huì)出現(xiàn)較大的電流和電壓浪涌 ,使功率器件由于過(guò)流或過(guò)壓而造成損壞;同時(shí)也易引起較強(qiáng)的輻射干擾和傳導(dǎo)干擾 ,影響周圍電子設(shè)備的正常工作;且隨開(kāi)關(guān)頻率的提高 ,開(kāi)關(guān)損耗加大 ,開(kāi)關(guān)電源本身效率和可靠性降低。 若采用 LC諧振電路 ,使加在開(kāi)關(guān)兩端的電壓或流過(guò)開(kāi)關(guān)的電流為正弦波 ,則能降低電路的浪涌電流和電壓 ,使開(kāi)關(guān)損耗接近于零 ,這是減小開(kāi)關(guān)損耗、抑制浪涌電壓和電流最有效的方式 ,稱為諧振開(kāi)關(guān)方式。 介紹一種帶電流諧振電路的軟開(kāi)關(guān) DC- DC變換器 ,給出實(shí)際電路。

電流諧振電流諧振變換器

主變換電路

主變換電路如圖 1所示 ,由

電路工作過(guò)程分析

根據(jù)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí) i s 的波形 ,可分為半波和全波電流諧振開(kāi)關(guān) ,圖 2所示為全波電流諧振開(kāi)關(guān) ,其工作過(guò)程分為四種狀態(tài)。 波形見(jiàn)圖 3。

電流諧振控制電路的實(shí)現(xiàn)

控制電路

采用專用控制器 GP605構(gòu)成諧振開(kāi)關(guān)電源控制電路。 GP605片內(nèi)含 VCO和一單穩(wěn)電路 , VCO是輸出頻率與輸入電壓有關(guān)的振蕩器 ,單穩(wěn)電路是產(chǎn)生恒定

控制過(guò)程

電流諧振實(shí)際應(yīng)用

采用電流諧振開(kāi)關(guān) ,研制了 200 W部分諧振開(kāi)關(guān)電源 ,其參數(shù)為:

電流諧振結(jié)束語(yǔ)

世界各地正在大力研制開(kāi)發(fā)新型開(kāi)關(guān)電源 ,不斷地向高頻化、線路簡(jiǎn)單化和控制電路集成化方向發(fā)展。 采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù) ,實(shí)現(xiàn) DC- DC功率變換 ,在提高開(kāi)關(guān)頻率的同時(shí) ,能有效地抑制電路的電流和電壓浪涌 ,減小開(kāi)關(guān)損耗 ,提高電源效率和可靠性 ,是實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源高頻化、集成化的一種有效的方法 ,具有較好的應(yīng)用前景。 2100433B

諧振電路在諧振時(shí)的特性有：

1． 諧振阻抗Z0為純電阻，其值為最小，即Z₀=R。

2． 電流與電源電壓同相位，即φ=ψu(yù)-ψi=0。

3． 電流的模達(dá)到最大值，即I=I₀=US/R₀ ，I₀稱為諧振電流。

4． L和C兩端均可能出現(xiàn)高電壓，即

U_L0=I₀X_L0=(US/R)X_L0=QUS

U_C0=I₀X_C0=(US/R)X_C0=QUS

可見(jiàn)當(dāng)Q>>1時(shí)，即有U_L0=U_CO>>US，故串聯(lián)諧振又稱為電壓諧振。這種出現(xiàn)高電壓的現(xiàn)象，在無(wú)線電和電子工程中極為有用，但在電力工程中卻表現(xiàn)為有害，應(yīng)予以防止。

由上兩式，我們又可得到Q的另一表示式和物理意義，即

Q=U_L0/US=U_C0/US

5．諧振時(shí)電路的向量L和C兩端的電壓大小相等，相位相反，互相抵消了。

在電感和電容并聯(lián)的電路中，當(dāng)電容的大小恰恰使電路中的電壓與電流同相位，即電源電能全部為電阻消耗，成為電阻電路時(shí)，叫作并聯(lián)諧振。并聯(lián)諧振是一種完全的補(bǔ)償，電源無(wú)需提供無(wú)功功率，只提供電阻所需要的有功功率。諧振時(shí)，電路的總電流最小，而支路的電流往往大于電路的總電流，因此，并聯(lián)諧振也稱為電流諧振。發(fā)生并聯(lián)諧振時(shí)，在電感和電容元件中流過(guò)很大的電流，因此會(huì)造成

（1）、諧波：供電系統(tǒng)諧波的定義是對(duì)周期性非正弦電量進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)分解，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值(n=fn/f1）稱為諧波次數(shù)。電網(wǎng)中有時(shí)也存在非整數(shù)倍諧波，稱為非諧波（Non-harmonics）或分?jǐn)?shù)諧波。

（2）、諧振：含有電感、電容和電阻元件的單口網(wǎng)絡(luò)，在某些工作頻率上，出現(xiàn)端口電壓和電流波形相位相同的情況時(shí)，稱電路發(fā)生諧振。能發(fā)生諧振的電路，稱為諧振電路。

（3）、串聯(lián)諧振：在電阻、電感及電容所組成的串聯(lián)電路內(nèi)，當(dāng)容抗XC與感抗XL相等時(shí)，即XC=XL，電路中的電壓U與電流I的相位相同，電路呈現(xiàn)純電阻性，這種現(xiàn)象叫串聯(lián)諧振(也稱為電壓諧振)。

當(dāng)電路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，電路的阻抗Z=√R2 XC-XL2=R,電路中總阻抗最小，電流將達(dá)到最大值。

發(fā)生諧振時(shí)，由于感抗和容抗相等，所以電感和電容兩端的電壓有效值相等，即：UL=UC。又由于其相位相反，因此這兩個(gè)電壓是相互抵消的。在電容或電感的電壓有效值為：UL=UC=XLI0=ω0LIO=ω0LU/R。式中ω0L/R稱為諧振電路的品質(zhì)因數(shù)，它代表電壓比。即UC/U或UL/U。

品質(zhì)因數(shù)是衡量諧振電路特性的一個(gè)重要參數(shù)。如電路中電抗越大，電阻越小，則品質(zhì)因數(shù)越高。因此電容或電感上的電壓值將比外加電壓大的多。一般電感、電容諧振電路的品質(zhì)因數(shù)可達(dá)幾十甚電路的熔斷器熔斷或燒毀電氣設(shè)備的事故；但在無(wú)線電工程中往往用來(lái)選擇信號(hào)和消除干擾。2100433B

諧振特點(diǎn)

諧振電路都有一個(gè)特點(diǎn)，容抗等于感抗，電路呈阻性：

那么就有ωL=1/ωC

因?yàn)長(zhǎng)C都是已知條件，那么可以把諧振的頻率點(diǎn)算出來(lái)。

品質(zhì)因數(shù)Q=ωL/R，所謂品質(zhì)因數(shù)如果為28，那么并聯(lián)的諧振電路就是電流增大了28倍；如果是串聯(lián)的諧振電路，那么就是電壓增加了28倍。

那么串聯(lián)諧振點(diǎn)下的電壓為施加的電壓乘以品質(zhì)因數(shù)。

如果已知條件告訴你的施加電壓為峰值，那么就直接相乘；如果已知條件告訴你的施加電壓為有效值，那么還需要將算出來(lái)的電壓再乘以1.414得出峰值。

諧振補(bǔ)充回答

因?yàn)橛袀€(gè)前提條件ωL=1/ωC

品質(zhì)因數(shù)Q=ωL/R，我考慮了電感，那么電容不是也考慮進(jìn)去了嗎？

首先你要清楚串聯(lián)諧振實(shí)際應(yīng)用中會(huì)用到哪些設(shè)備：

要諧振，當(dāng)然要滿足ωL=1/ωC，這其中我們可以改變?nèi)齻€(gè)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)諧振，電容C 電感L 和頻率ω ，那么現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中被試品是電容，電容的大小是固定的，我們可以通過(guò)串并聯(lián)電容改變電容的大小，但很麻煩；那么我們可以改變電感L，以前也使用過(guò)可調(diào)電感，但實(shí)際應(yīng)用很不方便，體積也比較龐大，所以后來(lái)使用最多的也就是改變頻率，也就是調(diào)頻電源。

諧振回路中首先將電源接至可調(diào)電源，由可調(diào)電源輸入電壓到勵(lì)磁變壓器的二次端，由勵(lì)磁變壓器變壓到一次高壓再串聯(lián)電感，將電感的另一頭接到被試品上。這里品質(zhì)因數(shù)Q增大電壓的倍數(shù)指的是實(shí)際加到被試品上的電壓也就是電感另一頭的電壓除以勵(lì)磁變的高壓側(cè)電壓。

諧振變壓器當(dāng)然也會(huì)飽和，勵(lì)磁變就是一個(gè)變壓器，只要是個(gè)變壓器它就存在鐵芯飽和問(wèn)題，我們實(shí)際應(yīng)用中要計(jì)算一下這個(gè)變壓器的額定電流，看看會(huì)不會(huì)超過(guò)實(shí)際容量。如果超過(guò)了電感或者勵(lì)磁變的額定電流就不光是飽和的問(wèn)題了，就存在損壞試驗(yàn)設(shè)備的問(wèn)題了。

實(shí)際應(yīng)用中如果電流肯定大于2A，那么一般我們可以這樣做，再并聯(lián)一個(gè)電抗器，這個(gè)時(shí)候電抗器就可以承受4A，當(dāng)然電感也變小一倍，再將勵(lì)磁變的一次電流改為4A的。（勵(lì)磁變的一次電流是可以通過(guò)串并聯(lián)繞組改變的）這個(gè)時(shí)候如果諧振頻率不能達(dá)到你的要求，可以并聯(lián)電容等等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

諧振電路含有電感、電容和電阻元件的單口網(wǎng)絡(luò)，在某些工作頻率上，出現(xiàn)端口電壓和電流波形相位相同的情況時(shí)，稱電路發(fā)生諧振。能發(fā)生諧振的電路，稱為諧振電路。諧振電路在電子和通信工程中得到廣泛應(yīng)用。本節(jié)討論最基本的RLC串聯(lián)和并聯(lián)諧振電路諧振時(shí)的特性。