为什么高频100khz方波通过变压器原边会变成正弦波？

dlb123

为什么高频100khz方波通过变压器原边会变成正弦波？ [复制链接]

 

 

一个推挽逆变电路，然后高频100khz方波输入，变压器副端就输出一个正弦波，没有加任何滤波就变成了正弦波。

按照我的理解上来说，由于方波上升沿跟下降沿不是理想的瞬间到0的波形，然后上升沿，下降沿在变压器产生变化磁通量，在直流量的时候，只是会在副边上升沿或者下降沿处会有过冲跟震荡。
咋会方波进去变成正弦波了，multism也没仿真出来，实测就是这样，而且也看到B站上有up主有做这个现象的视频，但是没有给出该现象的理论分析，或者应用条件。

如果高频方波能直接通过变压器变正弦，那是不是可以理解，推挽逆变，原边直接输出高频方波就解决绝大部的问题了。

 

呜呼哀哉

你可以查下资料，变压器在低频下等效电路和高频下等效电路，你应该是忽略了变压器的漏感、寄生电容等，变压器等效出来后，是个带通滤波器。

maychang

理想方波进行傅里叶展开，是一系列正弦波，其频率最低的是基波，二倍频率的二次谐波，三倍频率的三次谐波……乃至无穷。

实际变压器能够传输的频率范围很有限，绕制得好的变压器能够传输的频率范围不过数十倍（指能够传输的最高频率和最低频率之比）。你的变压器，100kHz方波的高次谐波没有传输到次级，只有基波传输到次级（基波也受到很大衰减），因而次级见到的是近似正弦波。

maychang

【如果高频方波能直接通过变压器变正弦，那是不是可以理解，推挽逆变，原边直接输出高频方波就解决绝大部的问题了。】

逆变要讲求效率。变压器未传输的那些谐波，能量是消耗掉了，转化成了热量。所以你的想法不可行。

maychang

输入方波（严格地说，矩形波）而输出近似正弦波，要求变压器及附属电路能够储能，即必须是个LC回路。这样的电路在射频中应用很多。但在逆变情况，因为要求恒定电压输出，输出端无法采用LC回路储能，也就无法让输出成为正弦波而不降低效率。

dabiaoke

你的变压器是什么变压器？变压器材质？圈数多少都有影响，如果是高频变压器原边输入方波，副边也也应是方波

dlb123

maychang 发表于 2023-9-5 09:59 【如果高频方波能直接通过变压器变正弦，那是不是可以理解，推挽逆变，原边直接输出高频方波就解决绝大部的 ...

您好，想请教一下，被滤掉的高频的谐波，我理解是被LC给滤波了，为什么这些能量都被转换为热能了。

dlb123

maychang 发表于 2023-9-5 10:03 输入方波（严格地说，矩形波）而输出近似正弦波，要求变压器及附属电路能够储能，即必须是个LC回路。这样的 ...

这个不是很能理解，为什么逆变要输出电压保持一致，逆变不是应该变成正弦波形吗？电压是变动的。
如果逆变的话，在变压器的副端串联一个电容C，这样把副边的漏感跟电容C也可以形成一个，LC的储能跟滤波，这样波形会更加好看吧。

maychang

dlb123 发表于 2023-9-5 10:20 您好，想请教一下，被滤掉的高频的谐波，我理解是被LC给滤波了，为什么这些能量都被转换为热能了。

射频电路输出端的LC要求是高Q值（低损耗）回路，只有比较少的一部分转换成热。普通变压器做不到那么高Q值，损耗比较大，各谐波绝大部分转换成热。

其实，大功率电台，其输出端的LC回路虽然只有百分之一能量转换成热，因为功率很大，发热也是相当厉害的。中波广播电台通常使用水冷方式散热。

由此，逆变变压器要输出近似正弦波，发热就更厉害了。

maychang

dlb123 发表于 2023-9-5 10:20 您好，想请教一下，被滤掉的高频的谐波，我理解是被LC给滤波了，为什么这些能量都被转换为热能了。

【我理解是被LC给滤波了，为什么这些能量都被转换为热能了。】

变压器绕组，总有电阻的。变压器铁芯，总有铁损的。变压器各绕组之间的分布电容，介质损耗比电容器介质损耗大得多。

maychang

dlb123 发表于 2023-9-5 10:25 这个不是很能理解，为什么逆变要输出电压保持一致，逆变不是应该变成正弦波形吗？电压是变动的。 如果逆 ...

【这个不是很能理解，为什么逆变要输出电压保持一致】

逆变是将直流转换成交流供负载使用，世界各国均是定电压供电，你家的用电器具也都是定电压供电：220V50Hz。你的逆变电路也必须输出220V50Hz，并且负载变化了，例如满载变化到空载，输出电压变化也不能太大。

吾妻思萌

楼主理解下傅里叶变换，我们没法做到标准的方波，都是基波 低次谐波，高次谐波 组成的类方波，变压器很逗高次都背搞掉了，因为频率太高的会被消耗。剩下的就是你的基波咯，近似正弦。

maychang

dlb123 发表于 2023-9-5 10:25 这个不是很能理解，为什么逆变要输出电压保持一致，逆变不是应该变成正弦波形吗？电压是变动的。 如果逆 ...

【如果逆变的话，在变压器的副端串联一个电容C，这样把副边的漏感跟电容C也可以形成一个，LC的储能跟滤波，这样波形会更加好看吧。】

这样做，无法保持输出幅度稳定。

fxyc87

是因为你的变压器电感量太大，如果非常小，比如网口变压器

lkh747566933

您好，想请感觉像是高频的谐波被滤掉了，我理解是被LC给滤波了

不亦心

dlb123 发表于 2023-9-5 10:20 您好，想请教一下，被滤掉的高频的谐波，我理解是被LC给滤波了，为什么这些能量都被转换为热能了。

滤波的本质就是耗能：为目标分量提供尽可能低的阻抗路径，使其最大化到达目标负载；为目标分量以外的分量提供尽可能高的阻抗路径，使其最小化到达目标负载

dlb123

dabiaoke 发表于 2023-9-5 10:08 你的变压器是什么变压器？变压器材质？圈数多少都有影响，如果是高频变压器原边输入方波，副边也也应是方波 ...

用的空心变压器，原副：1：5.

dlb123

maychang 发表于 2023-9-5 10:50 【这个不是很能理解，为什么逆变要输出电压保持一致】 逆变是将直流转换成交流供负载使用，世界各国均 ...

嗯，好的，谢谢，我理解错了，我以为输出电压保持一致是固定某个值的电压。

maychang

dlb123 发表于 2023-9-6 09:57 用的空心变压器，原副：1：5.

难怪。

首帖中你既未说明变压器的铁芯材料，也没有说明变压器的各项参数，更没有说明信号源输出信号幅度和变压器次级信号幅度，还没有贴出变压器初级和次级波形。

现在就清楚了：你的信号源具有一定输出阻抗，变压器初级电感量过小，致使变压器初级和信号源内阻分压分到的电压幅度相当小，各高次谐波分到的就更小，所以次级波形近于正弦。

maychang

dlb123 发表于 2023-9-6 09:57 用的空心变压器，原副：1：5.

信号源内阻与变压器初级电感的分压，是纯电阻与电感的分压，本身就是一阶RL滤波。