电压放大器应用—如何使用谐振技术驱动高频电磁体

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）*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。