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        6. MOS管驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載詳解
          • 發(fā)布時(shí)間:2023-05-06 17:03:38
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          MOS管驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載詳解
          1.負(fù)載在直流電路中的特點(diǎn)
          電阻性負(fù)載:電流電壓的關(guān)系符合基本歐母定律,I = U/ R 。
          感性負(fù)載:允許電流流過(guò),但電流滯后于電壓,可儲(chǔ)能于電感。
          容性負(fù)載:阻止電流流過(guò),也可儲(chǔ)能于電容。
          負(fù)載在交流電路中的特點(diǎn)是:
          電阻性負(fù)載:電流電壓的相位相同。
          感性負(fù)載:電流滯后于電壓。
          容性負(fù)載:電流超前于電壓。
          電機(jī)類(lèi)的設(shè)備都算是感性負(fù)載,開(kāi)關(guān)電源類(lèi)的,如IT設(shè)備都算是容性負(fù)載。
          感性負(fù)載就是工作時(shí)電壓相位超前于電流相位,純感性的話(huà)電壓相位超前電流相位90度。
          純?nèi)菪载?fù)載就是工作時(shí)電壓相位滯后于電流相位,純?nèi)菪载?fù)載的話(huà)電壓相位滯后于電流相位90度。
          2.感性負(fù)載
          通常情況下,一般把負(fù)載帶電感參數(shù)的負(fù)載,即符合和電源相比負(fù)載電流滯后負(fù)載電壓一個(gè)相位差的特性的負(fù)載為感性(如負(fù)載為電動(dòng)機(jī);變壓器;)。
          通俗地說(shuō),即應(yīng)用電磁感應(yīng)原理制作的大功率電器產(chǎn)品,如電動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)、繼電器、日光燈等等。
          這類(lèi)產(chǎn)品在啟動(dòng)時(shí)需要一個(gè)比維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需電流大得多(大約在3-7倍)的啟動(dòng)電流。例如,一臺(tái)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)耗電150瓦左右的電冰箱,其啟動(dòng)功率可高達(dá)1000瓦以上。
          此外,由于感性負(fù)載在接通電源或者斷開(kāi)電源的一瞬間,會(huì)產(chǎn)生勢(shì)電壓,這種電壓的峰值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于車(chē)載交流供電器所能承受的電壓值,很容易引起車(chē)用逆變器的瞬時(shí)超載,影響逆變器的使用壽命。因此,這類(lèi)電器對(duì)供電波形的要求較高。
          感性無(wú)功功率:在用電設(shè)備中,凡是用繞組和磁鐵組成的,在交流電路中產(chǎn)生電和磁交變的功能。在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中,有部分磁能仍回復(fù)到電能,那部分電流沒(méi)有消耗有功功率,稱(chēng)為感性無(wú)功功率。在電感性負(fù)載的電路中,電流滯后電壓一個(gè)角度Ψ,cosΨ稱(chēng)為功率因數(shù)。
          3.電感上的電壓電流變化
          電感反映的是一種器件對(duì)抗電流變化的能力。這種“對(duì)抗”體現(xiàn)在電感上產(chǎn)生了感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(也叫:反向電動(dòng)勢(shì),Back EMF)。
          電感的單位是Henry,符號(hào)是L。
          L=1 Henry的定義是:電流以每秒鐘1安培的節(jié)奏變化(1A/s),如果在電感上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電壓是1V,這種電感就是1 Henry。
          電感在對(duì)抗電流變化的過(guò)程中,伴隨著電能和磁能的轉(zhuǎn)化,電感的容量越大,所能轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存的能量也越大。
          電感上的電壓和電流的關(guān)系公式:V=-L*di/dt
          公式反映了電感上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電壓大小和電流變化快慢有關(guān)。
          在L恒定的情況下,電流變化越快,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電壓越高。特別是在電路開(kāi)關(guān)斷開(kāi)或閉合的時(shí)候,電流的瞬間變化,可以使得在電路開(kāi)關(guān)的地方出現(xiàn)火花(把空氣擊穿才能產(chǎn)生火花,至少是上萬(wàn)伏的電壓,瞬間電壓很高,持續(xù)時(shí)間短,但能量不一定大)。
          構(gòu)建一個(gè)電感、電阻、電源(周期性方波)組成的電路,如下所示:
          感性負(fù)載 電路
          每個(gè)器件上都并聯(lián)了電壓表,便于查看波形。特別的,通過(guò)電阻上的電壓,可以推測(cè)整個(gè)電路上的電流(歐姆定律)。
          電源采用的是Max 10V,Min 0V,100Hz占空比百分之五十的方波。
          電感上電壓、電流波形變化:
          感性負(fù)載 電路
          其中,綠色波形表示電源電壓變化;黃色波形表示電感電壓變化;藍(lán)色波形表示電阻電壓變化,也反映了整個(gè)電路上的電流變化。
          當(dāng)電源從0V->10V變化時(shí),電感的電壓產(chǎn)生一個(gè)正脈沖(電壓突變),這個(gè)脈沖極性與電源電壓極性相反。由于電感電壓削弱了電源電壓的影響,所以電流沒(méi)有突然變大,整個(gè)電路的電流從0A開(kāi)始,逐漸上升(電流不能突變),直至達(dá)到穩(wěn)態(tài)。
          當(dāng)電源從10V->0V變化時(shí),電感的電壓產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖(電壓突變),這個(gè)脈沖極性與電源電壓極性相同。由于電感電壓延續(xù)了電源電壓的影響,所以電流沒(méi)有突然變小,整個(gè)電路的電流從1A(10V/10Ω)開(kāi)始,逐漸下降(電流不能突變),直至達(dá)到穩(wěn)態(tài)。
          電感與電磁學(xué)領(lǐng)域中的慣性器件是一致的,它不喜歡電流發(fā)生改變,總是利用自己的能量維持電流原本的狀態(tài)。
          注意,這個(gè)電路里面特意沒(méi)有放置開(kāi)關(guān)器件,即使電源電壓最小是0V的時(shí)候,整個(gè)電路也是導(dǎo)通的。但如果放一個(gè)開(kāi)關(guān)在電路里,開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的情況和電源是0V的情況表現(xiàn)是不一樣的。
          開(kāi)關(guān)突然關(guān)斷,相當(dāng)于感性負(fù)載從電路中脫離,則線(xiàn)圈電感會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓并加載在電路上。過(guò)電壓以脈沖的形式出現(xiàn),它的幅度等于電源電壓的三倍,對(duì)電路產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊和影響。
          一般采取的措施就是在繼電器線(xiàn)圈上并聯(lián)反向二極管D,對(duì)線(xiàn)圈產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)給續(xù)流,讓他快速消除。
          實(shí)用中,有時(shí)在二極管支路中還串聯(lián)一只電阻。
          4.電感的阻抗
          與電容一樣,衡量不同頻率激勵(lì)下的電感表現(xiàn)需要用到阻抗,特別的,對(duì)于純電感電路,阻抗就是感抗。
          計(jì)算電感感抗的公式是X=2πfL。頻率越高,感抗越大。
          譬如,我們將上面圖中的電源激勵(lì),從100Hz增大到1KHz,會(huì)發(fā)生什么?
          感性負(fù)載 電路
          在這個(gè)電路中,隨著頻率的升高,意味著電感阻抗變大了,于是電感上可以分配到更多的電壓,而電阻上分配的電壓變少了。
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