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电压放大器应用技巧：如何使用谐振技术驱动高频电磁体

2017-6-7 16:50:12 3211 高频

0 诸如继电器，螺线管，电感器，亥姆霍兹线圈，电磁体和电动机的电磁线圈通常需要大电流和高频操作。在低频下，使用波形放大器，可以直接驱动高电流通过线圈。线圈的电感足够低，可以直接由放大器驱动，如图1所示。线圈可以建模（简单模型）作为与理想电感串联的寄生电阻。寄生电阻一般较小。图1.波形放大器直接驱动具有寄生电阻的电感线圈。另一方面，在高频时，线圈或电感器的阻抗随频率而增加。 Z =jωL。在高频时，线圈阻抗非常高，因此需要高电压来驱动大电流通过螺线管线圈。例如，在200kHz时，2mH电磁体的阻抗将为2512欧姆。如果以40V驱动电磁线圈，则可以获得约16mA（40V / 2512欧姆=16mA）。对于大多数应用来说，这不足以产生足够的磁场。对于高磁场应用，需要通过线圈的较高电流。为了通过线圈驱动1A大电流，需要2512V！在200kHz时难以产生2kV。谐振技术为了在继电器和亥姆霍兹线圈等线圈中实现大电流和高频电磁场，本应用使用了谐振技术。图2.波形放大器在谐振时驱动通过线圈的高电流。为了在谐振模式下操作线圈，添加串联电容器，如图2所示。串联电容器阻抗的极性与电感相反。因此，电容器用作阻抗消除装置。它降低了总阻抗。在谐振时，电容器电抗（阻抗的虚部）完全抵消了电感电抗。那就是电感和电容的电抗是相等的极性相反的极性。只有电感的寄生电阻残留。只有电阻保持不变，波形放大器即使在高频下也可以通过电路驱动高电流（LCR）。这种方法使高电流放大器驱动器能够驱动大电流通过高频线圈，但是它只能在谐振附近的非常窄的频率范围内工作。谐振技术的缺点是您需要在更改频率时更改电容。为了进一步了解谐振时的阻抗消除，请看使用了2mH电磁阀和200kHz频率的图3。在共振时，电容器两端的电压为-2.5kV，线圈两端的电压为+ 2.5kV。因此，电容器和电感器的串联电压为0V。因此，LC作为共振时的短路。波形放大器只会将电感的寄生电阻看作负载。由于寄生电阻一般较小，所以波形放大器即使在高频下也可以通过螺线管线圈驱动高电流。根据基尔霍夫电压定律，闭环中的电压总和为零。图3.在谐振时，电感和电容的阻抗相互抵消，起到类似短路的作用。电容选择选择串联电容器，使得电容器电抗与给定谐振频率下的线圈阻抗相同。使用上述示例为2mH亥姆霍兹线圈和200kHz计算，串联电容计算为317pF。电容应为高频（低ESR等效串联电阻）和低ESL（静电感抗）。电容必须为高电压额定值。额定电压计算如下： I为峰值电流使用上述示例，额定电压必须至少为2.5kV（V = 1A * 2512ohm = 2512V）。在使用更高电流的情况下，需增加额定电压额定值。 0
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