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串联谐振电路
2021-10-07

武汉华天电力是一家专业生产串联谐振的厂家,本公司生产的串联谐振设备在行业内都广受好评,以打造最具权威的“串联谐振“高压设备供应商而努力。


串联谐振设备


谐振变压器的基本公式就是ω=1/√(LC),其中ω是电源的角频率=2лf,L和C是负载或设备的电感和电容量。要完全满足等式,ω、L、C中至少需要有一个参数是可调的,为了满足输出电压或电流的要求,L和C中必须有一个是可调的,为了精确找到谐振点,还需要参数可以无级微调。所以,现代谐振变压器一般使用变频电源作为电源,以便调整ω,以带抽头电抗器作为L,与C配合就可以方便地找到谐振点。


高频谐振变压器是作为开关电源最主要的组成部分。开关电源一般采用半桥式功率转换电路,工作时两个开关三极管轮流导通来产生100kHz的高频脉冲波,然后通过高频变压器进行降压,输出低电压的交流电,高频变压器各个绕组线圈的匝数比例则决定了输出电压的多少。


在研究各种谐振电路时,常常涉及到电路的品质因素Q值的问题,那末什么是Q值呢?下面我们作详细的论述。



图1是一串联谐振电路,它由电容C、电感L和由电容的漏电阻与电感的线电阻R所组成。此电路的复数阻抗Z为三个 元件的复数阻抗之和。


Z=R+jωL+(-j/ωC)=R+j(ωL-1/ωC) ⑴


上式电阻R是复数的实部,感抗与容抗之差是复数的虚部,虚部我们称之为电抗用X表示, ω是外加信号的角频率。


当X=0时,电路处于谐振状态,此时感抗和容抗相互抵消了,即式⑴中的虚部为零,于是电路中的阻抗最小。因此电流最大,电路此时是一个纯电阻性负载电路,电路中的电压与电流同相。电路在谐振时容抗等于感抗,所以电容和电感上两端的电压有效值必然相等,电容上的电压有效值UC=I*1/ωC=U/ωCR=QU,品质因素Q=1/ωCR,这里I是电路的总电流。


电感上的电压有效值UL=ωLI=ωL*U/R=QU品质因素Q=ωL/R


因为:UC=UL 所以Q=1/ωCR=ωL/R


电容上的电压与外加信号电压U之比UC/U= (I*1/ωC)/RI=1/ωCR=Q


电感上的电压与外加信号电压U之比UL/U= ωLI/RI=ωL/R=Q


从上面分析可见,电路的品质因素越高,电感或电容上的电压比外加电压越高。


电路的选择性:图1电路的总电流I=U/Z=U/[R2+(ωL-1/ωC)2]1/2=U/[R2+(ωLω0/ω0-ω0/ωCω0)2]1/2


ω0是电路谐振时的角频率。当电路谐振时有:


ω0L=1/ω0C


所以I=U/{R2+[ω0L(ω/ω0-ω0/ω)]2}1/2= U/{R2+[R2(ω0L/R)2](ω/ω0-ω0/ω)2}1/2= U/R[1+Q2(ω/ω0-ω0/ω)2]1/2


因为电路谐振时电路的总电流I0=U/R,


所以I=I0/[1+Q2(ω/ω0-ω0/ω)2]1/2有:I/I0=1/[1+Q2(ω/ω0-ω0/ω)2]1/2作此式的函数曲线。设(ω/ω0-ω0/ω)2=Y


曲线如图2所示。这里有三条曲线,对应三个不同的Q值,其中有Q1>;Q2>;Q3。从图中可看出当外加信号频率ω偏离电路的谐振频率ω0时,I/I0均小于1。Q值越高在一定的频偏下电流下降得越快,其谐振曲线越尖锐。也就是说电路的选择性是由电路的品质因素Q所决定的,Q值越高选择性越好。



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