以下文章來源于EMC小白,作者EMC小白
看了電源網其他作者關于LC諧振的講解,收獲很多,本文想從純電磁學角度結合仿真軟件推算LC諧振電壓跟幾個參數之間的關系。
先看LC諧振電路:
輸入電壓5V,斷開開關后,LC電路形成諧振,由于負載的存在,能量會逐步消耗,此時測得最高電壓為10.39V。LC諧振電路主要跟電源輸出電阻R1,電感L,電容C,負載R2有關。
我們依次改變以上參數,觀察對幅值的影響,R由100R改變為10R,其他值不變。
1.電源內阻變小 R1由100R減小到10R
當電源內阻變小時,開關閉合,此時流過回路的電流增大,斷開開關,電流會從更高的值跌落,由于電感的作用,變化電場形成變化的磁場,變化的磁場再形成變化的電場(變化率非恒定),即L*di/dt,di/dt值會更加大,形成的電壓更大,由于電容作用,電壓不會突變,慢慢增加到電壓最高,此時電感電能釋放結束,最高電壓由10.39V增加到32.671V,。電壓內阻越小,電感充電電流越大,LC諧振時電壓越大。
2.電感減小 電感L由1H減小到0.5H
當減小電感時,給電容充電最高電壓由10.389V減小到7.961V。這是由于電感L減小,在di/dt不變的情況下,L*di/dt數值減小,因而最終形成的電壓降低。
3.輸出電容減小 C由15uf減小到1uf
當減小輸出電容時,LC諧振最高電壓由10.389V增加到25.401V,在電感L不變,di/dt也不變的情況下,為什么給電容充電的電壓會更加高呢,個人理解是對于電感而言,儲存的能量等于1/2*L*i*i,該能量跟時間無關,對于電容而言,Q=CU,由于電感的能量是一定的,可以理解為Q固定(能量固定,可以給電容的充電的電荷應是固定的),則C越大,U越小,反之,C越小,U越大。因而電容越小,U越大,即LC諧振的最高電壓越大。
4.輸出負載增加 R2由1K減小到100R
當負載增加時,LC諧振最高電壓由10.389V減小到2.487V,在L,di/dt,R1,C不變時,負載的增加會導致最高電壓減小,其實這可以類比電源,即一個驅動能力不足的電源,遇到大負載時,電壓會被拉低。
綜上:
LC諧振的電壓跟電源內阻成反比,電感L成正比,電容C成反比,輸出負載R2成反比。
以上僅是個人理解,若有不恰當處,多多指出,謝謝。
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原文標題:LC電路諧振的一些個人理解
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