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电阻、电容、电感的知识以及如何选用LCR电桥

 2014-11-26 10:55:26 浏览量:2

   电阻、电容、电感的知识以及如何选用LCR电桥

  无源元件电阻、电容、电感是最常被设计工程师所用的元器件,但真正了解L、C、R知识的人不一定很多,根据台湾专业人士叶正贤先生的经验,在此向各位从事设计、维修等技术的工程师浅谈LCR基本知识.

  一、理想的L、C、R:

  

  换句话说,在理想状态下,相位角(θ)在纯电阻下是O℃,在纯电容下是-90℃,纯电感则为+90℃.

  实际情况下,L、C、R却不是如此单纯,尤其对L、C而言.

  二、中、低频的L、C等效电路:

  

  因为有等效电阻(R)的存在,所以电感就不再是+90℃,电容也不会是-90℃,因此产生了相位角(θ),以三角函数来看:

  

  其中虚部为感抗或容抗,而实部为阻抗,因为感抗与容抗涉及到频率,故在不同的工作频率下就会得到不同的(θ)值.

  了解到电感、电容中如果RS的成份越小(或RP越大),则此元器件越趋近于理想,这里我们定义了品质因数(Q)及损耗因数(D):

  Q = 1 / D = 虚功 / 实功

  以串联等效电路来看,若流入固定电流I

  

  因此若RS = 0,则Q 变成无穷大,相对的D值 = 0.

  并联等效电路亦如此类推,于是可以得到一个结论:对元器件而言,Q越大越好,D值越小越好.

  三、电容C的一般应用:

  最常用的就是从市电进来(AC)要变成直流(交直转换)

  

  市电(AC220V或110V)经变压器后,再经桥式整流器,此时即成为脉动直流(暂不考虑电解电容C).

  

  加上电解电容C后,即可变成直流,如下图所示:

  但毕竟C并非理想电容,以串联等效电路来看,且加上负载RL后,则电路如下图:

  

  当电容充电到峰值后,即会对负载RL放电(放电电流IL),此时,在RS上即产生一个压降(或功率消耗),波形变成

  

  因此,原本的直流电压就会在上面叠加了一个交流信号,即所谓的纹波,而这纹波的大小除与所加上的负载RL有关外,也与ESR的大小有关,如果ESR太大,则纹波变大,同样,消耗功率也大,这也就是在实际电路工作时,有时在摸电解电容时会发热的原因,若ESR过大,则电解电容发烫,而有冒烟现象!!

  所以在设计时建议工程师,须选用LOW ESR电容.换句话说,此时ESR的测量即成为工程师设计时不可缺少的测量因数.

  

  亦即当C固定,若使用恒流源对电容C充电,即可产生斜波,当然仍须注意C的品质.(Q值越大越好,或D值越小越好.)

  三、 电感L的一般应用

  电感就是一组线圈,不管这组线圈有没有绕在铁蕊上,既然是用导线绕成线圈,导线上就会有内阻存在.现仍以其串联等效电路说明:

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