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LLC入门系列 - 1

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发表于 2016-10-25 16:11:03 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式 来自: 山东青岛 来自 山东青岛

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最近想尝试整理一下LLC的相关知识与大家分享,感觉是个庞大的工程,有空的话会一点一点来,这篇先来个warm-up,复习一下谐振的基本概念,如有不对的地方希望大家指出,共同进步。
首先,看一下理想元件的频率响应。
a) 电阻

                               
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对于理想的电阻,其电流和电压是同相位的
b) 电容

                               
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对于理想电容,其电压是delay电流90度的
c) 电感

                               
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对于理想的电感,其电压是超前电流90度的
那再来看理想的R-L-C串联电路如下。

                               
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由于串联,所以流过各个元器件的电流是相等的,于是,我们可以得到这个谐振腔的输入电压和输入阻抗的表达式如下

                               
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根据上面的输入阻抗表达式,又可以得到其频率响应图如下,

                               
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又由其公式可以看到,当wL=1/wc时,输入阻抗会表现为纯阻性,所以,我们称这时的频率为谐振频率/共振频率。

                               
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根据频率响应的相位关系,又可以知道当频率低于这个频率时,谐振腔呈现容性,当高于这个频率时,呈现感性。
看过LLC的朋友可能知道,LLC的电压增益表达式里会有k和Q这两个参数,k比较简单,就是电感归一化,也就是变压器的励磁电感与漏感的比值,那这个Q是谐振腔的品质因数(quality factor),那什么叫品质因数呢?
其物理定义是这样的,品质因数定义为电路工作在共振频率时,单个周期谐振腔储存的能量与平均消耗功率的比值,公式如下:

                               
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还是拿上面的串联谐振举例,假设一个谐振频率的输入信号如下:

                               
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那么电感和电容上储存的能量如下

                               
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由于工作在谐振点时,阻抗为纯阻性,因此可以得到谐振腔里的电流如下:

                               
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那么单个周期内电阻上的平均损耗就可以计算出来

                               
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那么根据定义,我们就可以得到这个串联电路的Q值如下,熟悉LLC的朋友可能看出来了,Q的表达式是相同的:

                               
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