半桥串联谐振原理

基于IR2153半桥串联谐振的高压钠灯研究

××学院 ××专业 学号： ×× 姓名： ××

【摘要】本文介绍了一种基于IR2153的半桥串联谐振的高压钠灯研究，进行了IR2153半桥驱动MOS管的相关实验。文章简单分析了整个主电路拓扑结构及主板工作原理,着重论述了IR2153半桥串联谐振的相关研究，其中包括了IR2153半桥控制电路，谐振电路设计，变压器的制作，防止声共振现象等。此方案具有性能稳定、功率因数高、实用性强等特点。

【关键词】高压钠灯；IR2153；串联谐振；变压器制作；

Half-bridge series-resonant research of HPS Lamps based on IR2153

Quanzhou Normal University College of Physics and Information Engineering 09 Physics 090302052 Hongzhizhong Inst

基于IR2153半桥串联谐振的高压钠灯研究

××学院 ××专业 学号： ×× 姓名： ××

【摘要】本文介绍了一种基于IR2153的半桥串联谐振的高压钠灯研究，进行了IR2153半桥驱动MOS管的相关实验。文章简单分析了整个主电路拓扑结构及主板工作原理,着重论述了IR2153半桥串联谐振的相关研究，其中包括了IR2153半桥控制电路，谐振电路设计，变压器的制作，防止声共振现象等。此方案具有性能稳定、功率因数高、实用性强等特点。

【关键词】高压钠灯；IR2153；串联谐振；变压器制作；

Half-bridge series-resonant research of HPS Lamps based on IR2153

Quanzhou Normal University College of Physics and Information Engineering 09 Physics 090302052 Hongzhizhong Inst

基于IR2153半桥串联谐振的高压钠灯研究

××学院 ××专业 学号： ×× 姓名： ××

【摘要】本文介绍了一种基于IR2153的半桥串联谐振的高压钠灯研究，进行了IR2153半桥驱动MOS管的相关实验。文章简单分析了整个主电路拓扑结构及主板工作原理,着重论述了IR2153半桥串联谐振的相关研究，其中包括了IR2153半桥控制电路，谐振电路设计，变压器的制作，防止声共振现象等。此方案具有性能稳定、功率因数高、实用性强等特点。

【关键词】高压钠灯；IR2153；串联谐振；变压器制作；

Half-bridge series-resonant research of HPS Lamps based on IR2153

Quanzhou Normal University College of Physics and Information Engineering 09 Physics 090302052 Hongzhizhong Inst

基于IR2153半桥串联谐振的高压钠灯研究

××学院 ××专业 学号： ×× 姓名： ××

【摘要】本文介绍了一种基于IR2153的半桥串联谐振的高压钠灯研究，进行了IR2153半桥驱动MOS管的相关实验。文章简单分析了整个主电路拓扑结构及主板工作原理,着重论述了IR2153半桥串联谐振的相关研究，其中包括了IR2153半桥控制电路，谐振电路设计，变压器的制作，防止声共振现象等。此方案具有性能稳定、功率因数高、实用性强等特点。

【关键词】高压钠灯；IR2153；串联谐振；变压器制作；

Half-bridge series-resonant research of HPS Lamps based on IR2153

Quanzhou Normal University College of Physics and Information Engineering 09 Physics 090302052 Hongzhizhong Inst

LLC谐振半桥的主电路设计指导

近年来，LLC谐振半桥因为成本低、效率高而且结构简单，获得了电源工程师的广泛认可，从而迅速在中低功率（100W-2000W）范围内得到了广泛应用。

关于LLC谐振半桥的理论分析，各类论文已经介绍的比较详细，因此在这里不再赘述，仅仅把主电路参数的设计过程，以及设计中用到的主要公式分列如下。

一、所需的初始设计条件

LLC变换器仅适用于输入电压波动范围比较窄的高压直流输入场合，因此前级一般有PFC级，且LLC电路不适合用于需要长保持时间的场合。设计时，所需的初始限定条件主要是：

1、 输入额定直流电压Vin?e、最低工作直流电压Vin?min、最高直流输入电压Vin?max； 2、 额定输出电压Vo、额定输出电流Io； 3、 预期的谐振频率fr；

4、 输出线路压降（含二极管压降、PCB走线以及电缆压降）Vd；

5、 K值（K值的大小将影响到工作频率范围，并对效率略有影响。一般取4-7之间）； 6、 变压器磁芯截面积Ae与工作磁感应强度Bmax，变压器原边匝数NP，副边匝数NS;

二、设计计算过程

1、 计算变比

一般来说，为了使电源达到比较高的变换效率，我们会把满载工作点设置在谐振频率位置，或略有轻微调整

LLC谐振半桥的主电路设计指导

近年来，LLC谐振半桥因为成本低、效率高而且结构简单，获得了电源工程师的广泛认可，从而迅速在中低功率（100W-2000W）范围内得到了广泛应用。

关于LLC谐振半桥的理论分析，各类论文已经介绍的比较详细，因此在这里不再赘述，仅仅把主电路参数的设计过程，以及设计中用到的主要公式分列如下。

一、所需的初始设计条件

LLC变换器仅适用于输入电压波动范围比较窄的高压直流输入场合，因此前级一般有PFC级，且LLC电路不适合用于需要长保持时间的场合。设计时，所需的初始限定条件主要是：

1、 输入额定直流电压Vin?e、最低工作直流电压Vin?min、最高直流输入电压Vin?max； 2、 额定输出电压Vo、额定输出电流Io； 3、 预期的谐振频率fr；

4、 输出线路压降（含二极管压降、PCB走线以及电缆压降）Vd；

5、 K值（K值的大小将影响到工作频率范围，并对效率略有影响。一般取4-7之间）； 6、 变压器磁芯截面积Ae与工作磁感应强度Bmax，变压器原边匝数NP，副边匝数NS;

二、设计计算过程

1、 计算变比

一般来说，为了使电源达到比较高的变换效率，我们会把满载工作点设置在谐振频率位置，或略有轻微调整

并联谐振串联谐振概念机计算

L是电感，C是电容

在含有电容和电感的电路中，如果电容和电感并联，可能出现在某个很小的时间段内：电容的电压逐渐升高，而电流却逐渐减少；与此同时电感的电流却逐渐增加，电感的电压却逐渐降低。而在另一个很小的时间段内：电容的电压逐渐降低，而电流却逐渐增加；与此同时电感的电流却逐渐减少，电感的电压却逐渐升高。电压的增加可以达到一个正的最大值，电压的降低也可达到一个负的最大值，同样电流的方向在这个过程中也会发生正负方向的变化，此时我们称为电路发生电的振荡。

电容和电感串联，电容器放电,电感开始有有一个逆向的反冲电流，电感充电;当电感的电压达到最大时，电容放电完毕，之后电感开始放电，电容开始充电，这样的往复运作，称为谐振。而在此过程中电感由于不断的充放电，于是就产生了电磁波。

电路振荡现象可能逐渐消失，也可能持续不变地维持着。当震荡持续维持时，我们称之为等幅振荡，也称为谐振。

谐振时间电容或电感两锻电压变化一个周期的时间称为谐振周期，谐振周期的倒数称为谐振频率。所谓谐振频率就是这样定义的。它与电容C和电感L的参数有关，即：f=1/√LC。

什么是谐振电路的品质因数（Q值）

2007年11月29日 星期四 12:04

在研究各种谐振电路时，常常

LCR串联谐振电路实验报告

实验目的：

本实验通过对LCR串联电路特性进行测量和研究，测量电路的谐振曲线，了解电路品质因素Q的物理意义，掌握LCR串联谐振电路的特点及其测量方法。

实验原理：

下图（图1）为LCR串联电路，交流信号源?在电路中所产生的电流的大小，不仅决定于电路中的电阻R ，而且还决定于电路中的电抗(2?fL?1)。其中2?fL是线圈L的2?fC感抗

Z；L1是电容器C容抗ZC。 2?fC

图1 LCR串联电路

根据交流电路原理，此回路中的电流I与电动势?之间的关系为

I??Z??1(2?fL?)2?fC2 （1）

?R2式中，Z为调谐回路的总阻抗， f为交流信号的频率，L表示电感，C表示电容。电动势?与电流I的相位差为：

2?fL???arctg[12?fCR] （2）

公式（1）、（2）中阻抗Z和相位差?，都是信号频率f的函数。 图 2、3、4 分别为LCR串联电路的阻抗、相位差、电流随频率的变化曲线，其中图 3 所示的??f曲线称为相频特性曲线。图 4 所示的I?f曲线称为幅频特性曲线（谐振曲线），

它表示在输出电压U1保持不变的条件下I随f的变化曲线。

并联谐振串联谐振概念机计算

L是电感，C是电容

在含有电容和电感的电路中，如果电容和电感并联，可能出现在某个很小的时间段内：电容的电压逐渐升高，而电流却逐渐减少；与此同时电感的电流却逐渐增加，电感的电压却逐渐降低。而在另一个很小的时间段内：电容的电压逐渐降低，而电流却逐渐增加；与此同时电感的电流却逐渐减少，电感的电压却逐渐升高。电压的增加可以达到一个正的最大值，电压的降低也可达到一个负的最大值，同样电流的方向在这个过程中也会发生正负方向的变化，此时我们称为电路发生电的振荡。

电容和电感串联，电容器放电,电感开始有有一个逆向的反冲电流，电感充电;当电感的电压达到最大时，电容放电完毕，之后电感开始放电，电容开始充电，这样的往复运作，称为谐振。而在此过程中电感由于不断的充放电，于是就产生了电磁波。

电路振荡现象可能逐渐消失，也可能持续不变地维持着。当震荡持续维持时，我们称之为等幅振荡，也称为谐振。

谐振时间电容或电感两锻电压变化一个周期的时间称为谐振周期，谐振周期的倒数称为谐振频率。所谓谐振频率就是这样定义的。它与电容C和电感L的参数有关，即：f=1/√LC。

什么是谐振电路的品质因数（Q值）

2007年11月29日 星期四 12:04

在研究各种谐振电路时，常常

并联谐振与串联谐振对谐波的影响

在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。而许多用电设备又是感性负载，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。传统的无功补偿与谐波治理方案分别是设置并联电容器和LC振荡电路，这些都需要电容器参与工作。而电容器和电网中的谐波又有相互影响。以下分别就并联电容器和串联电容器对谐波的影响分别分析： 一. 并联谐振对谐波的影响

并联谐振对谐波的主要影响是对谐波电流的放大。

1. 并联电容器对谐波电流放大的原理 在没有电容设备且不考虑输电线路的电容时，电力系统的谐波阻抗Zsn可由下式近似表示： Zsn Rsn jX

sn

Rsn jnXs （1-1）

式中 Rsn——系统的n次谐波电阻； Xsn——n次谐波电抗，Xsn=nXs; Xs——工频短路电抗。

设并联电容器的基波电抗为Xc，n次谐波电抗为Xcn，则 X

Cn

1n

Xc （1-2）

并联了电容器后，系统的谐波等效电路如图1所示。系统的n次