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看了電源網(wǎng)其他作者關(guān)于LC諧振的講解,收獲很多,本文想從純電磁學(xué)角度結(jié)合仿真軟件推算LC諧振電壓跟幾個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系。
先看LC諧振電路:
輸入電壓5V,斷開開關(guān)后,LC電路形成諧振,由于負(fù)載的存在,能量會(huì)逐步消耗,此時(shí)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(fù)載R2有關(guān)。
我們依次改變以上參數(shù),觀察對幅值的影響,R由100R改變?yōu)?0R,其他值不變。
1.電源內(nèi)阻變小 R1由100R減小到10R
當(dāng)電源內(nèi)阻變小時(shí),開關(guān)閉合,此時(shí)流過回路的電流增大,斷開開關(guān),電流會(huì)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(huì)更加大,形成的電壓更大,由于電容作用,電壓不會(huì)突變,慢慢增加到電壓最高,此時(shí)電感電能釋放結(jié)束,最高電壓由10.39V增加到32.671V,。電壓內(nèi)阻越小,電感充電電流越大,LC諧振時(shí)電壓越大。
2.電感減小 電感L由1H減小到0.5H
當(dāng)減小電感時(shí),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(shù)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(dāng)減小輸出電容時(shí),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(huì)更加高呢,個(gè)人理解是對于電感而言,儲(chǔ)存的能量等于1/2*L*i*i,該能量跟時(shí)間無關(guān),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(yīng)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(fù)載增加 R2由1K減小到100R
當(dāng)負(fù)載增加時(shí),LC諧振最高電壓由10.389V減小到2.487V,在L,di/dt,R1,C不變時(shí),負(fù)載的增加會(huì)導(dǎo)致最高電壓減小,其實(shí)這可以類比電源,即一個(gè)驅(qū)動(dòng)能力不足的電源,遇到大負(fù)載時(shí),電壓會(huì)被拉低。
綜上:
LC諧振的電壓跟電源內(nèi)阻成反比,電感L成正比,電容C成反比,輸出負(fù)載R2成反比。
以上僅是個(gè)人理解,若有不恰當(dāng)處,多多指出,謝謝。
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原文標(biāo)題:LC電路諧振的一些個(gè)人理解
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