圖文分析-MOS管驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載-KIA MOS管

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圈上并聯(lián)反向二極管D，對(duì)線圈產(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