去耦合法及其应用去耦合法及其应用.doc

去耦合法及其应用 吴超，物理与电子信息学院 摘 要：本论文通过研究电路中属于磁耦合元件的耦合电感工作原理，研究电路中的互感现象，分析耦合电感的同名端，总结出耦合电感的伏安特性关系，并相应给出含耦合电感的串联电路和T型电路的去耦合等效电路，阐述了耦合电感的等效受控源电路，并介绍一些去耦合法在电路分析中的应用。 关键词：耦合电感；同名端；伏安特性；去耦等效电路 Coupling Method and Its Application Wuchao， College of Physics and Electronic Information Abstract: This paper studies the circuit through the magnetic coupling elements are coupled inductor works, introduces the phenomenon of mutual inductance in the circuit, analysis of the same name end of the coupled inductor, summed up the relationship between the coupled inductor volt-ampere characteristics, and given the corresponding series circuit with coupled inductors and T-type equivalent circuit decoupling circuit, the equivalent description of the coupled inductor controlled source circuit and to the coupling method to introduce some common circuit analysis. Key words：Coupled inductor; End of the same name; Voltage characteristic; Coupling equivalent circuit 引言 耦合电感[1]是电路中的磁耦合元件，它在实际中有着广泛的应用。所谓磁耦合，是指载流线圈通过彼此的磁场而相互关联的现象，耦合电感是动态元件，能够储存能量。在分析含有耦合电感的电路时，要清楚耦合电感的伏安特性[7]，标记出同名端[2]，而在线性耦合电感电路中的分析，必须考虑耦合电感元件中互感的作用。因此分析此类电路的方法也因对互感作用的不同处理而不同。一般应视耦合电感元件两互感支路的联接方式而定： ①若耦合电感串联，即两互感支路串联。利用耦合电感的串联等效公式，可将耦合电感化成一个电感元件L，其中： ②若耦合电感并联，即两互感支路并联。利用耦合电感的并联等效公式，也可将耦合电感化成一个电感元件L，其中： ③若耦合电感一端相联，即两互感支路有一公共节点，则利用去耦等效电路法（亦称互感消去法[4]），将耦合电感用三个电感组成的T形网络等效替换。 如果电路中的耦合电感属于上述三种联接形式，在对电路进行分析时，就可以分别利用以上的方法，将电路中的耦合电感等效为一个电感元件或一个由三个电感组成的T形网络。经这样处理后电路即可作为一般无互感电路来分析计算。 去耦合等效电路法在分析含有耦合电感电路时会带来很大方便，因此，广泛应用于工程电路的分析。 含耦合电感的电路 1.1 耦合的概念 “耦合”这一概念，指的是两个或多个物体或体系之间通过某种中介相互影响、相互作用的意思。耦合电感是指两个或多个可通过磁场相互影响的线圈（电感）。 图1 耦合电感线圈 图1所示即为两个有耦合的线圈1和线圈2（即电感和），设两个线圈的匝数分别为和。依右手螺旋定则可知线圈1中的电流在线圈1中产生的磁通（第一个下标表示物理量所在的线圈，第二个下标表示产生该物理量的电流所在的线圈，后面磁链和电压的双下标均是此意）如图所示，称为自感磁通。在自身线圈（线圈1）的磁链为，称为自感磁链；的一部分穿过了线圈2，在线圈2中产生的磁链设为，称为互感磁链。同样，线圈2中的电流也产生了自感磁链和互感磁链（在图中未画出）。以上就是两个线圈（电感）通过磁场相互耦合的情况，这一对线圈（电感）就称为耦合线圈（电感）。在分析耦合电感时要特别注意一个线圈中的互感磁链是由另一个线圈中的电流产生的这一特点。 1.2 耦合电感的伏安关系与同名端 当两个耦合线圈中都通以电流时，每个耦合线圈中的磁链都是自感磁链和互感磁链的叠加，所以在计算磁链时就要考虑自感磁链和互感磁链的方向了。对于图2（a）所示的耦合电感，当通以图示电流时，根据右手螺旋定则不难