在上一篇總結中,遺留了一個問題:
問題:假設,RLC回路工作在感性區間的某個頻率點fs,那么負載電阻R1=10Ω和負載電阻R2=50Ω;此時Vout1和Vout2那么更大?
如下圖:
圖1
圖2 RLC電路
當RLC回路中RLC 諧振f0都確定了,證明C1、L1也確定了;當頻率改變為fs時,如上圖偏感性;那么電容容抗ZC、電感的感抗ZL,也都確定了;偏感性說明ZL>ZC,那么等效電路可以改為入下圖:
圖3
那么電容兩端電壓可以表示為:
那么R1=10Ω時的電流,大于 R1=50Ω的電流;所以就知道:Vout1<Vout2;
也就說增益G1<G2;這東西有啥用呢?就一個簡單的分壓,對吧;其實這個原理和后面LLC增益公式的推導是很像的,理解這些基礎的知識,有利于理解后續LLC的增益公式推導過程。
那么接下來就從RLC電路到LLC的等效電路進行理解分析:如下圖:
圖4 LLC等效電路
在RLC電路中,增加了一個勵磁電感:Lm【也就是變壓器的原邊電感】,那么Rac就是副邊等效過來的負載電阻;Lr是變壓器的漏感或者是真實串聯的電感;Cr也就是LLC的諧振電容。
從圖4 LLC等效電路和圖2 RLC電路的對比來看,是很相似的;就增加了一個勵磁電感Lm那么勵磁電感的存在,會使電路存在什么變化呢?接下來分析一下。
與RLC電路一樣,我們一定可以找到一個頻率fr1使Lr、Cr產生諧振:
同樣還能找到一個頻率fr1是Lr+Lm;Cr產生諧振:
如下圖:
圖5
在圖5的坐標圖中,我們能看到兩個頻率點,對比RLC的圖我們了解,在a的左邊LLC整個電路偏容性;在b的右側LLC整個電路偏感性,那么在a-b之間的這段區間是容性還感性?后面我們就會知道,這個區間是可以是容性也可以是感性。是和頻率、負載相關的,在這里我們先有一個概念和整體認識。后續會通過LLC公式推導:增益曲線和感容分界線到時候我們就理解a-b區域的性質。
下面我們先推導一個fr1頻率時的狀態:
圖6
如圖6:在fr1時,Lr、Cr發生諧振,它們的電壓相互抵消,那么Rac兩端的電壓Vout就等于輸入電壓Vin;那么此時的電流我們可以計算出來:
在復數中我們學過:Z=a+bj;
b為正數時:+j,電流超于電壓,這個性質我們在之前有提過:電容的性質。
b為負數時:-j,電流滯后于電壓,電感的性質。
因此我們從上面的知道,當頻率fs大于fr1時,LLC電路是偏感性的。
當然我們從整體的感覺也能感覺他是偏感性的:因為在fr1頻率點,Lr和Cr相互抵消了,還喲一個電感和電容并聯在電路中起作用,感覺是偏感性對吧?;蛘弋旑l率稍微比fr1大一些,那么Lr的阻抗在大與Cr阻抗,那么Lr抵消完Cr后還有電感在,再串上Lm和Rac作用與電路,那還是偏感性。這樣整體的去理解電路我個人感覺也可以。
OK,因為后面我們就要使用到Math CAD或者其他軟件工具去生成一些曲線,方便理解后續的分析、總結、理解。那這篇總結就到這了。