LC回路的驱动(1) -- 并联篇

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LC回路的驱动(1) -- 并联篇 [复制链接]

 

这是一个它激式压电陶瓷片的驱动电路, 别小看这么一个电路, 要做好可不是那么容易的.

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dlcnight 发表于 2017-6-24 17:55
“开关的一次损耗等于谐振电容充电到VCC的能量”，不太理解这句什么意思。。
“新的问题产生了, 一半的 ...

MOS开启后, 为初始电压为0的电容充电, Ron与C串联, Ron消耗的能量与C上最终所储存的能量相等. 这是基本的电路基础.
一半的占空比, 导通期间的电流强度是否需要2倍? 导通期间Ron上的功率是否4倍? 时间减半, 损豪是否就是2倍?

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右侧是压电陶瓷片的等效电路, Co为静电容, 压电陶瓷片的固有频率主要由右则虚线框中的L和C决定

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当外加激信号等于压电陶瓷片的固有频率时, 虚线框内的L和C阻抗抵消, 总阻抗为零, 压电陶瓷片等效电路如图3右则电路. R消耗的能量转换为热能和机械能.

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当Q1栅极的驱动频率等于压电陶瓷片的固有频率时, 主贴中的图1等效为:

那么, 这种情况效率最高吗? 不是

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此图表中, 粗黑线为X轴, 细兰线为直流供电电压(也是图4中LC振荡的交流分量的零电位),如果MOSFET的DS电流不能逆流, 漏极的电压波形京戏为红线, 可见负半周的中间90度处于地之下, 实际上, 由于MOSFET的DS间有反向的体二极管, X轴下方的信号被钳位到-0.7V, 漏极的真实波形应如下图所示:

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从5楼的第二张图可知, 同频激励的话, 栅极驱动信号的最大占空比为0.25, MOSFET可实现零电压开通. 0.5的占空比万万不可, 否则开关导通时电感两端电压总是为零, 漏极电压总处于VCC上, 开关的一次损耗等于谐振电容充电到VCC的能量, 简直不可接受.
但是, 新的问题产生了, 一半的占空比意味着2倍的导通损耗, 效率也是打了折扣. 如何解决?

dlcnight

mark

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把5楼第2张图的前两个波形切开, 第二个波形往右移180度, 得下到面的波形:

看起来像是周期增加了50%, 交流分量零电压移到了X轴上的半波波形, 对吧

dlcnight

PowerAnts 发表于 2017-6-24 13:10
从5楼的第二张图可知, 同频激励的话, 栅极驱动信号的最大占空比为0.25, MOSFET可实现零电压开通. 0.5的占空 ...

“开关的一次损耗等于谐振电容充电到VCC的能量”，不太理解这句什么意思。。
“新的问题产生了, 一半的占空比意味着2倍的导通损耗”，一个周期内开关都是开一次关一次，为什么是2倍的导通损耗？

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8楼之后本来还有两个楼层, 给出了结论. 不过为了留一些东西给网友自行分析, 我把那两个楼层删掉了.

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测试结果, 当Q很高时, 管耗机本与RL无关, 空载也降的不多

normal520

右侧是压电陶瓷片的等效电路, Co为静电容, 压电陶瓷片的固有频率主要由右则虚线框中的L和C决定

dlcnight

PowerAnts 发表于 2017-6-24 12:45
当Q1栅极的驱动频率等于压电陶瓷片的固有频率时, 主贴中的图1等效为:

那么, 这种情况效率最高吗? 不是
...

根据上面的分析，压电晶片一般有两个谐振频率，一个是LC串联谐振，其频率是固有参数决定的。另一个是外电感匹配的LC并联谐振频率，其频率由外接电路的L决定。是不是L取值的大小会直接影响电路的工作效率？一般要求，外电路LC并联谐振和压电晶片的串联谐振匹配在一个频率上才好？

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dlcnight 发表于 2017-6-26 19:01
根据上面的分析，压电晶片一般有两个谐振频率，一个是LC串联谐振，其频率是固有参数决定的。另一个是外电 ...

你可有压电片的规格书? 静电容多大? 三脚电感的感量多大? 从始自终都没说过, 谁知道你的?

dlcnight

PowerAnts 发表于 2017-6-26 21:13
你可有压电片的规格书? 静电容多大? 三脚电感的感量多大? 从始自终都没说过, 谁知道你的?

为啥我的仿真波形不是这样啊

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dlcnight 发表于 2017-6-26 23:24
为啥我的仿真波形不是这样啊

随便凑一个LC积是不可能正常工作的. 要看到像样的正弦波, 需满足R=XL的3~5倍, 此值不可过大, 否则MOSFET中无功电流(对于MOSFET倒是有功的)很大, MOSFET发热非常大. 你要么把R增加100倍, 要么把L改成10mL, 且C改为1500uF

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谈恋爱, 做生意, 都讲究个门当户对, 电路参数匹配也同样如此. 你目前的XL和XC都=258欧, 并10欧电阻, 般配吗? 结果RLC并联回路主要还是以R为主体, 你获得准方波也就不奇怪了

gmchen

PowerAnts 发表于 2017-6-24 19:10
8楼之后本来还有两个楼层, 给出了结论. 不过为了留一些东西给网友自行分析, 我把那两个楼层删掉了.

你还是将那两个楼层恢复了吧，大家未必有你的分析思路与分析能力。我也想学习一下，看看你的思路与我的思路有什么不同。

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gmchen 发表于 2017-6-28 10:11
你还是将那两个楼层恢复了吧，大家未必有你的分析思路与分析能力。我也想学习一下，看看你的思路与我的思 ...

我在这里没有备份的习惯, 还得重新码. 不过既然gmchen兄感兴趣, 那我稍后抽时间重新码出来, 现在比较忙.