电抗电路的串并联的转换

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电抗电路的串并联的转换

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  根据 Series and Parallel Convert 博文整理了电抗器件等效串联、并联之间的转换计算公式。  

▌01 串并联转换

  在实际中,谐振电路并不总是理想的串联或者并联谐振。在有些情况下,将串联或者并联电路进行转换,可以使得设计和分析电路变得简单。对于窄带电路,给出如下的一些转换公式。

1.串联和并联电路电抗Z

▲ 串联和并联电路

▲ 串联和并联电路

  对于串联R-X电路,它们的电抗为:

  对于并联的电路,对应的电感为:

2.Q-因子

  电路的品质因子(Q-Factor)可以定义如下: Q = I m ( Z i ) R e ( Z i ) Q = {{{\mathop{\rm Im}\nolimits} \left( {Z_i } \right)} \over {{\mathop{\rm Re}\nolimits} \left( {Z_i } \right)}} Q=Re(Zi​)Im(Zi​)​

  因此,根据公式(1)可以定义串联、并联R-X电路的品质因子为:

  因为,Xs,Xp是与频率相关的,所以,品质因子Qs,Qp与频域也有关系。

3.串并联转换公式

  根据(1)(2)可以得到如下串并联电路转换的形式。   由于

  如果在某些频率下,Qp=Qs>>1,此时可以有如下的简化公式:

 

▌02 实际电路

  在博文 无线节能线圈参数初步测试 中给出了两个线圈。它们的参数分别为:

A.小线圈 电感:9.466μH 电阻:105.2mΩ B.大线圈 电感:13.07μH 电阻:1.191Ω

▲ 两款Litz线圈

▲ 两款Litz线圈

  如果通过电容分别将它们配置成f0=100kHz左右的谐振,它们的串联形式的电感和电阻,根据上面转换形式可以分别转换成对应的并联电感和电阻。

1. 小线圈

  线圈的Q值:

  等线并联电阻和电抗: R p = ( 1 + Q p 2 ) . R s = ( 1 + 56.5 4 2 ) × 0.1052 = 336.41 Ω R_p = \left( {1 + Q_p^2 } \right).R_s = \left( {1 + 56.54^2 } \right) \times 0.1052 = 336.41\Omega Rp​=(1+Qp2​).Rs​=(1+56.542)×0.1052=336.41Ω

2.大线圈

  线圈Q值:

  等效的并联电阻和感抗:

R p = ( 1 + Q p 2 ) ⋅ R s = ( 1 + 6.89 5 2 ) ⋅ 1.191 = 57.81     Ω R_p = \left( {1 + Q_p^2 } \right) \cdot R_s = \left( {1 + 6.895^2 } \right) \cdot 1.191 = 57.81\,\,\,\Omega Rp​=(1+Qp2​)⋅Rs​=(1+6.8952)⋅1.191=57.81Ω X p = ( 1 + 1 6.89 5 2 ) ⋅ ω L = 8.385 X_p = \left( {1 + {1 \over {6.895^2 }}} \right) \cdot \omega L = 8.385 Xp​=(1+6.89521​)⋅ωL=8.385

 

▌结论

  利用品质因子可以将R-X串并联电路之间的转换进行简化,便于分析谐振电路的参数。

■ 相关文献链接:

无线节能线圈参数初步测试


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