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LC并联谐振选频电路 [复制链接]

 

2345截图20211013113120.png

工作原理:

1. 上电运行 ,C3和L1、L2组成LC并联谐振电路 ,产生无数小信号源 。

2.  LC并联谐振电路特性 :对于谐振频率f0 ,电路阻抗最大 ;其他频率则电路阻抗很小。  此时LC并联谐振电路串在三极管集电极 ,所以放大倍数与阻抗成正比

3.  上电后Q1Q2导通,谐振频率f0正半周时 ,原边线圈L1和L2上正下负 ,则L3产生感应电动势上正下负,此时L3正极接在Q1基极,即正反馈。L3负极接在Q2基极,导致Q2迅速截止

4.  谐振频率f0负半周时 ,原边线圈L1和L2上负下正 ,则L3产生感应电动势上负下正 ,此时L3正极接在Q2基极,即正反馈。L3负极接在Q1基极,导致Q1迅速截止 。 周而复始

 

 

 


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对于频率偏离(高于或低于)fo的信号,由于该LC并联谐振电路失谐,电路的阻抗很小,放大器的放大倍数很小。

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此电路可不是什么 “LC并联谐振选频电路”,而是磁耦合多谐振荡电路。

图中C3确实与变压器初级并联,但振荡频率却不由变压器初级电感量和C3电容量决定。

点评

刚开始接触开关电源这块,这些是我在网上找资料自己的理解 。 那么此电路振荡频率由什么决定呢? 能不能讲解一下工作过程 ? 万分感谢  详情 回复 发表于 2021-10-13 14:09

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maychang 发表于 2021-10-13 13:10 此电路可不是什么 “LC并联谐振选频电路”,而是磁耦合多谐振荡电路。 图中C3确实与变压器初 ...

刚开始接触开关电源这块,这些是我在网上找资料自己的理解 。

那么此电路振荡频率由什么决定呢? 能不能讲解一下工作过程 ? 万分感谢

点评

这种振荡电路,是典型的大信号工作,不能用小信号分析,比较麻烦,只能把振荡的各个阶段分开讨论,而且只能是定性分析,难以定量。 今天已晚,明天再说吧。  详情 回复 发表于 2021-10-13 18:19

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小魏哥哥 发表于 2021-10-13 14:09 刚开始接触开关电源这块,这些是我在网上找资料自己的理解 。 那么此电路振荡频率由什么决定呢? 能不 ...

这种振荡电路,是典型的大信号工作,不能用小信号分析,比较麻烦,只能把振荡的各个阶段分开讨论,而且只能是定性分析,难以定量。

今天已晚,明天再说吧。

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好的 ,麻烦老师了  详情 回复 发表于 2021-10-14 08:41

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maychang 发表于 2021-10-13 18:19 这种振荡电路,是典型的大信号工作,不能用小信号分析,比较麻烦,只能把振荡的各个阶段分开讨论,而且只 ...

好的 ,麻烦老师了

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说该电路振荡频率不由C3与变压器初级电感量决定,有下列事实证明: 1、该电路直流电源电压变化但整流负载不变化时振荡频率也变化,而且变化相当大。但电容C3变化时振荡频率变化并不大。 2、直流电源电压不变但  详情 回复 发表于 2021-10-14 10:51
电容C3在此图中,目的不是与变压器初级电感构成并联谐振回路,而是在变压器初级电流急剧变化(也就是Q1Q2集电极电流急剧变化,或者说Q1Q2导通到关断,关断到导通)时,避免变压器初级漏感产生过大的感生电动势,使得三  详情 回复 发表于 2021-10-14 10:37
『那么此电路振荡频率由什么决定呢?』 由前面的叙述可知:该电路振荡的周期由铁芯中磁通达到饱和所需要的时间决定。而铁芯达到饱和所需要的时间,与绕组L1(或者L2,L1和L2总是设计成匝数相等的)匝数有关,与直流  详情 回复 发表于 2021-10-14 10:27
上面的叙述,没有考虑到变压器次级L4中的电流,即认为次级开路。实际上次级有个二极管D1D2和电容C1C2构成的二倍压整流(整流的负载图中未标注)。  详情 回复 发表于 2021-10-14 10:20
Q2导通Q1关断的状态,要持续到变压器铁芯中相反方向的磁饱和。然后又由于强烈的正反馈,使得Q2关断Q1导通。这就完成了振荡的一个周期。  详情 回复 发表于 2021-10-14 10:16

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小魏哥哥 发表于 2021-10-14 08:41 好的 ,麻烦老师了

首先必须明确:该电路存在强烈的正反馈。图中变压器U1的2脚电压上升,其1脚电压也上升。

假定三极管Q1集电极电流有微小的增加。Q1集电极电流增加-->Q1集电极(变压器4脚)电压降低-->变压器1脚电压上升-->Q1基极电压上升-->Q1集电极电流增加。

对Q2,同样有Q2集电极电流增加-->Q2集电极电压降低--变压器2脚电压上升-->Q2基极电压上升-->Q2集电极电流增加。


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小魏哥哥 发表于 2021-10-14 08:41 好的 ,麻烦老师了

注意看原图。

Q1基极由电阻R1提供基极电流,Q2基极由电阻R2提供基极电流。

上电时,假定变压器U1初级中没有电流。上电后,R1R2两个电阻为Q1Q2基极提供基极电流,所以Q1Q2都处于线性工作状态,Q1Q2集电极都有电流,也就是变压器初级两半都有电流,但初级两半电流所产生的磁场方向相反,好像存在一个平衡的稳定状态。

但这个稳定状态实际上不可能存在。Q1和Q2集电极电流不可能完全相等,总是一个稍大一个稍小。于是变压器初级两半电流不能完全抵消,铁芯中必定会产生一个变化着的磁通。假定Q1集电极电流稍大于Q2集电极电流,再注意到上电前变压器初级没有电流,可知变压器4脚电压下降而2脚电压上升,又由于绕组L3从初级感应到电压,由图示同名端,1脚电压上升而2脚电压下降。于是Q1基极电流增加而Q2基极电流下降。由于这个强烈的正反馈,Q1迅速进入饱和而Q2关断。注意Q1饱和后电源电压作用于L1两端,L1中电流近似线性上升。L2中因为Q2关断而没有电流。


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小魏哥哥 发表于 2021-10-14 08:41 好的 ,麻烦老师了

L1中电流近似线性上升,最终将使铁芯进入饱和。铁芯饱和,意味着L1失去电感作用,L1两端没有感生电动势,L1只剩铜线的直流电阻起作用。Q1集电极电流当然也就不再上升。绕组L3两端也没有感生电动势,Q1基极电流由于L3失去了感生电动势而下降,于是Q1集电极电流下降。

但Q1集电极电流下降,绕组L3中就会产生感生电动势,只不过此时方向为5脚高而1脚低。于是三极管Q2导通Q1关断。变压器初级L2中电流增加,L1中没有电流。情况恰与Q1导通Q2关断时相反。

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令铁芯饱和不是好的设计,损耗巨大! 最好是令晶体管饱和,若是采用场效应管,则靠检测漏极电流作为翻转门限  详情 回复 发表于 7 天前

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小魏哥哥 发表于 2021-10-14 08:41 好的 ,麻烦老师了

Q2导通Q1关断的状态,要持续到变压器铁芯中相反方向的磁饱和。然后又由于强烈的正反馈,使得Q2关断Q1导通。这就完成了振荡的一个周期。

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谢谢老师的解答。 我在网上找,都是类似的电路,一直理解的都是模模糊糊的 ,老师这么一讲就明白了 。  详情 回复 发表于 2021-10-14 10:27

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小魏哥哥 发表于 2021-10-14 08:41 好的 ,麻烦老师了

上面的叙述,没有考虑到变压器次级L4中的电流,即认为次级开路。实际上次级有个二极管D1D2和电容C1C2构成的二倍压整流(整流的负载图中未标注)。


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小魏哥哥 发表于 2021-10-14 08:41 好的 ,麻烦老师了

『那么此电路振荡频率由什么决定呢?』

由前面的叙述可知:该电路振荡的周期由铁芯中磁通达到饱和所需要的时间决定。而铁芯达到饱和所需要的时间,与绕组L1(或者L2,L1和L2总是设计成匝数相等的)匝数有关,与直流电源电压(VCC到GND)有关,与铁芯材料有关……当然,也与变压器次级整流负载有关。可见振荡频率并不由变压器初级电感和电容C3决定。实际上变压器初级电感根本不是常数,变压器初级电感受变压器次级负载影响,是变化的。


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maychang 发表于 2021-10-14 10:16 Q2导通Q1关断的状态,要持续到变压器铁芯中相反方向的磁饱和。然后又由于强烈的正反馈,使得Q2关断Q1导通 ...

谢谢老师的解答。 我在网上找,都是类似的电路,一直理解的都是模模糊糊的 ,老师这么一讲就明白了 。


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小魏哥哥 发表于 2021-10-14 08:41 好的 ,麻烦老师了

电容C3在此图中,目的不是与变压器初级电感构成并联谐振回路,而是在变压器初级电流急剧变化(也就是Q1Q2集电极电流急剧变化,或者说Q1Q2导通到关断,关断到导通)时,避免变压器初级漏感产生过大的感生电动势,使得三极管被击穿损坏。此电容不能过大,过大会影响Q1Q2导通到关断或关断到导通的速度(通常希望导通到关断或关断到导通快一点,但太快了漏感的感生电动势会变大,管子容易击穿),但也不能太小,太小了,会使漏感的感生电动势过大,三极管被击穿损坏。由于漏感这样的分布参数难以设计,通常电容C3由实验决定。


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小魏哥哥 发表于 2021-10-14 08:41 好的 ,麻烦老师了

说该电路振荡频率不由C3与变压器初级电感量决定,有下列事实证明:

1、该电路直流电源电压变化但整流负载不变化时振荡频率也变化,而且变化相当大。但电容C3变化时振荡频率变化并不大。

2、直流电源电压不变但整流负载变化时振荡频率也变化,而且变化相当大(可达数倍)。

如果C3等构成的LC并联谐振电路决定振荡频率,则直流电源电压变化时振荡频率不应该变化,即使有变化也应该很小。

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maychang老师 ,我在测试这个电路时 ,用示波器测输入端VCC电压波形 ,  输出端(电压在4KV--5kv), 让负载瞬时短路时 ,输入端波形为幅值正负100V左右的正玄波 。 我现在解决方法是在输入端并联了一个220  详情 回复 发表于 2021-10-15 14:52

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maychang 发表于 2021-10-14 10:51 说该电路振荡频率不由C3与变压器初级电感量决定,有下列事实证明: 1、该电路直流电源电压变化但整流 ...

maychang老师 ,我在测试这个电路时 ,用示波器测输入端VCC电压波形 ,  输出端(电压在4KV--5kv), 让负载瞬时短路时 ,输入端波形为幅值正负100V左右的正玄波 。 我现在解决方法是在输入端并联了一个220uf /275VAC的安规电容 ,但是这个波形没什么变化 ,没什么效果 。 是我的方法有问题吗 

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『我现在解决方法是在输入端并联了一个220uf /275VAC的安规电容』 这个电容是接在L2电感左边与GND之间么?还是L2电感右边与GND之间?  详情 回复 发表于 2021-10-15 15:16
你的输出端电压有数千伏特,怪不得用倍压整流。 这种电路(通常称为劳耶尔振荡电路),通常输出端短路保护是靠振荡电路停振(为此电阻R1R2应该比较大)。可能是因为绕组L4匝数太多电压很高,所以先绕L1L2再绕L3,L4绕  详情 回复 发表于 2021-10-15 15:15

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小魏哥哥 发表于 2021-10-15 14:52 maychang老师 ,我在测试这个电路时 ,用示波器测输入端VCC电压波形 ,  输出端(电压在4KV--5k ...

你的输出端电压有数千伏特,怪不得用倍压整流。

这种电路(通常称为劳耶尔振荡电路),通常输出端短路保护是靠振荡电路停振(为此电阻R1R2应该比较大)。可能是因为绕组L4匝数太多电压很高,所以先绕L1L2再绕L3,L4绕在最外面。这种情况下,因为L4对L1L2漏感较大,所以输出端短路时未停振。

至于输出端短路时输入端为幅值100V左右的正弦波,我要问你测量的是L2这个1mH电感的左边还是右边?Vcc是在L2电感的左边,左边不大可能出现100V的正弦波。右边倒是有可能,那是1mH电感与变压器初级对地分布电容所导致。


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小魏哥哥 发表于 2021-10-15 14:52 maychang老师 ,我在测试这个电路时 ,用示波器测输入端VCC电压波形 ,  输出端(电压在4KV--5k ...

『我现在解决方法是在输入端并联了一个220uf /275VAC的安规电容』

这个电容是接在L2电感左边与GND之间么?还是L2电感右边与GND之间?

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真不好意思 ,那个电容规格是220nf/275VAC, 是不是这个电容容量不够导致滤波效果不好?  详情 回复 发表于 2021-10-15 15:51
然后在L2电感左边 ,VCC和GND两根线之间并联一个220UF/275VAC的安规电容 ,测试结果和不接安规电容一样  详情 回复 发表于 2021-10-15 15:33
如图,VCC和 GND通过两根线(线长度在15cm左右)引出来 ,用直流电源供电 。 示波器测的是线上的电压波形 。所以是L2电感的左边 ,波形频率100MHz ,幅值最高正负100V    详情 回复 发表于 2021-10-15 15:31

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maychang 发表于 2021-10-15 15:16 『我现在解决方法是在输入端并联了一个220uf /275VAC的安规电容』 这个电容是接在L2电感左边与GND之间 ...

如图,VCC和 GND通过两根线(线长度在15cm左右)引出来 ,用直流电源供电 。 示波器测的是线上的电压波形 。所以是L2电感的左边 ,波形频率100MHz ,幅值最高正负100V

 

点评

L2的左边,联接到直流电源的导线15cm,并联上220nF电容,振荡器输出端短路,此处居然有100V/100MHz的正弦波。 这个事情,我还没有想明白。  详情 回复 发表于 2021-10-15 19:24

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maychang 发表于 2021-10-15 15:16 『我现在解决方法是在输入端并联了一个220uf /275VAC的安规电容』 这个电容是接在L2电感左边与GND之间 ...

然后在L2电感左边 ,VCC和GND两根线之间并联一个220UF/275VAC的安规电容 ,测试结果和不接安规电容一样


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