電阻、電容、電感的知識以及如何選用LCR電橋

電阻、電容、電感的知識以及如何選用LCR電橋

無源元件電阻、電容、電感是最常被設(shè)計工程師所用的元器件，但真正了解L、C、R知識的人不一定很多，根據(jù)臺灣專業(yè)人士葉正賢先生的經(jīng)驗(yàn)，在此向各位從事設(shè)計、維修等技術(shù)的工程師淺談LCR基本知識。
一、理想的L、C、R：

換句話說，在理想狀態(tài)下，相位角(θ)在純電阻下是O℃，在純電容下是-90℃，純電感則為+90℃。
實(shí)際情況下，L、C、R卻不是如此單純，尤其對L、C而言。
二、中、低頻的L、C等效電路：

因?yàn)橛械刃щ娮?R)的存在，所以電感就不再是+90℃，電容也不會是-90℃，因此產(chǎn)生了相位角(θ)，以三角函數(shù)來看：

其中虛部為感抗或容抗，而實(shí)部為阻抗，因?yàn)楦锌古c容抗涉及到頻率，故在不同的工作頻率下就會得到不同的（θ）值。
了解到電感、電容中如果RS的成份越小(或RP越大)，則此元器件越趨近于理想，這里我們定義了品質(zhì)因數(shù)(Q)及損耗因數(shù)(D)：
Q = 1 / D = 虛功 / 實(shí)功
以串聯(lián)等效電路來看，若流入固定電流I

因此若RS = 0，則Q 變成無窮大，相對的D值 = 0。
并聯(lián)等效電路亦如此類推，于是可以得到一個結(jié)論：對元器件而言，Q越大越好，D值越小越好。
三、電容C的一般應(yīng)用：
最常用的就是從市電進(jìn)來(AC)要變成直流(交直轉(zhuǎn)換)

市電(AC220V或110V)經(jīng)變壓器后，再經(jīng)橋式整流器，此時即成為脈動直流(暫不考慮電解電容C)。

加上電解電容C后，即可變成直流，如下圖所示：

但畢竟C并非理想電容，以串聯(lián)等效電路來看，且加上負(fù)載RL后，則電路如下圖：

當(dāng)電容充電到峰值后，即會對負(fù)載RL放電(放電電流IL)，此時，在RS上即產(chǎn)生一個壓降(或功率消耗)，波形變成

因此，原本的直流電壓就會在上面疊加了一個交流信號，即所謂的紋波，而這紋波的大小除與所加上的負(fù)載RL有關(guān)外，也與ESR的大小有關(guān)，如果ESR太大，則紋波變大，同樣，消耗功率也大，這也就是在實(shí)際電路工作時，有時在摸電解電容時會發(fā)熱的原因，若ESR過大，則電解電容發(fā)燙,而有冒煙現(xiàn)象??！
所以在設(shè)計時建議工程師，須選用LOW ESR電容。換句話說，此時ESR的測量即成為工程師設(shè)計時不可缺少的測量因數(shù)。

亦即當(dāng)C固定，若使用恒流源對電容C充電，即可產(chǎn)生斜波，當(dāng)然仍須注意C的品質(zhì)。（Q值越大越好，或D值越小越好。）
三、 電感L的一般應(yīng)用
電感就是一組線圈，不管這組線圈有沒有繞在鐵蕊上，既然是用導(dǎo)線繞成線圈，導(dǎo)線上就會有內(nèi)阻存在?，F(xiàn)仍以其串聯(lián)等效電路說明：