每當我們在學習LLC電源設計時,我們會看到各種各樣的等效電路,公式化簡、基波分析,等一大堆繁雜工作,搞得我們不知道從何入手;增益公式、感容分界線等是怎么推導出來的,總是一頭霧水;對于初學者來說想要弄明白LLC電源中的各種公式推導化簡,計算;我想不是一件簡單的事情。
我也是從一個LLC小白慢慢摸索,以前是東搞一下,西挖一下,知識點零零碎碎,沒有系統的整合,理解總是出現斷層,重要的公式也只知道結論,別人問我為什么是這樣,我也說不出個所以然來。雖然設計的電源也能跑,但是心里總是擔心,那天會不會就炸機,冒煙!因為心里很清楚,這個方案設計自己并沒有完全消化,原理并沒有完全弄懂;不是完全屬于自己的東西。因此就想把自己走過的彎路,其他人少走;把經驗總結記錄一下,自己也查漏補缺;分享出來與大家共同探討、共同進步。希望在后續LLC設計連載總結里,能給大家一些設計靈感。
那么我們就開始LLC電源設計之RLC電路分析:
上圖是一個RLC電路,首先我們都知道電感和電容的兩個重要知識點:
(1)電感的特性:電流不能突變,電感電流始終滯后與其電壓90°;
電感存儲能量:
電感的電壓:
電感的感抗:
(2)電容的特性:電壓不能突變,電容電流始終超前與其電壓90°;
電容存儲的能量:
電容的電流:
電容的容抗:
根據上面的RLC電路;那么我們是不是能得到輸入的總阻抗表達式:
化簡后:
在RLC回路中,一定會存在一個頻率f,使得:
這時電容容抗=電感感抗;此時電阻R兩端的電壓就等于交流電壓Vac;我們稱RLC電路在這個頻率點諧振;此時的電路稱電阻性;此時的頻率也叫諧振頻率f0:
此時的輸入電流:
當
時,RLC整體是偏感性,輸入電流Iin始終滯后與輸入電壓Vac小于90°,因為只是偏感性。
同樣道理,當
時,輸入電流Iin始終超前與輸入電壓Vac小于90°,因為只是偏容性。
【特別提醒:電感的電流依然是滯后電感電壓90°,這個是器件的特性是不變的;電容是同理的】
在諧振點處還能看到一個特性:RLC是串聯著的,那么流過三者的電流時一樣的;從歐姆定律我們知道:
化簡后知道:
當電路中的電感、電容選定后,諧振頻率也就定了,那么UL和UC兩端的電壓會跟隨R值變化,R越大,UL、UC越小,反之亦然。當R看成是負載電阻RL時,那么就存在一個等效的最大值和最小值,此時我們也能知道電容兩端最大電壓,這是我們選型的關鍵參數。
小結:首先了解基本的RLC電路,為后續理解LLC電路建立一些基礎知識。因為這兩者很多共通之處。今天就總結到這里。