电阻,电容,电感的运算阻抗是什么?_电阻、电感、电容的等效阻抗计算及应用

1、电阻

电阻等效电路

图1电阻等效电路

电阻的等效阻抗

当施加DC和交流时，同一电阻元件测得的电阻值是不同的。在高频交流下，必须考虑引线电感L0和电阻元件分布电容C0的影响。等效电路如图1所示，其中R为理想电阻。从图中可以看出，该元件在频率f下的等效阻抗为

上式中，=2 f，Re和Xe分别为等效电阻分量和电抗分量，且

公式2

从上式可以看出，Re不仅与F有关，还与L0和C0有关。这说明当L0和C0不可忽略时，在交流电下测量这个电阻元件的电阻值，得到的是re而不是R值。

2、电感器

电感等效电路

图2电感等效电路

电感的等效阻抗

除了电感L，电感元件总是有损耗电阻RL和分布电容CL。一般来说，RL和CL影响不大。当电感元件接入DC并达到稳态时，可视为电阻；如果接在低频交流电路上，可以看作是理想电感L和损耗电阻r L的串联；其高频等效电路如图2所示。对比图1和图2可以看出，两者实际上是相同的，电感元件的高频等效阻抗可以参考公式1确定。

公式3

其中Re和Le分别是电感元件的等效电阻和等效电感。

从上面的公式我们知道，当CL很小或者RL、CL、都不大时，Le会等于L或者接近等于L.

3、电容器

电容等效电路

图3电容等效电路

电容的等效阻抗

电容元件在交流电作用下总有一定的介质损耗，另外其引线也有一定的电阻Rn和分布电感Ln，所以电容元件的等效电路如图3所示。图中，c是元件的本征电容，Rc是介质损耗的等效电阻。等效阻抗为

公式4

在公式中，Re和Ce分别是电容元件的等效电阻和等效电容。因为一般介电损耗太小，无法忽略(即Rc)，所以Ce可以表示为

公式5

从上面的讨论可以看出，当R、L、C用AC测量时，实际测量的是当量值re、Le、Ce；由于电阻、电容、电感的实际阻抗随着环境和工作频率的变化而变化，所以阻抗测量应尽可能根据实际工作条件(尤其是工作频率)进行，否则测量结果会有很大误差，甚至是错误的结果。

4、二极管

功率二极管的正向导通等效电路

(1):等效电路

(2):说明：二极管正向导通时，可以等效为一个电压降，这个电压降与温度和流过的电流有关。温度升高，电压变小；随着电流的增加，电压也增加。详细的关系曲线可从制造商手册中获得。

功率二极管反向截止等效电路

(1):等效电路

(2):说明：二极管反向关断时，可以等效为一个电容，其容量与施加的反向电压、环境温度等有关。尺寸可以从制造商的手册中获得。

功率二极管稳态特性综述

(1):稳态下功率二极管的电流/电压曲线。

(2):描述：二极管正向导通时的稳态工作点：

当VinVd时，有：

对于不同的二极管，Vd的范围从0.35V2V到2V。二极管反向关断时的稳态工作点：Id0，Vd=-Vin。

(3):稳态特性总结：

-是单向传导器件(无正向阻断能力)；

-对于不可控设备，由其两个关断电压的极性控制，没有其他外部控制；

-普通二极管的功率容量很大，但频率很低；

-开关二极管有三种，它们的稳态特性和开关特性是不同的：

-快速恢复二极管；

-超快速恢复，

功率MOSFET正向导通等效电路(1):等效电路

(2):说明：功率MOSFET正向导通时，可以等效为一个电阻，这个电阻与温度有关。温度升高，电阻变大；它还与栅极驱动电压的大小有关。随着驱动电压的增加，电阻降低。详细的关系曲线可从制造商手册中获得。

功率MOSFET的反向导通等效电路(1)

(1):等效电路(门不受控制)

(2):说明：即内部二极管的等效电路可以等效为一个压降。该二极管是MOSFET的体二极管，由于其特性不佳，大多数情况下应避免使用。

功率MOSFET的反向导通等效电路(二)

(1):等效电路(门控加控制)

(2):说明：功率MOSFET在栅级控制下的反向导通也可以等效为一个电阻，这个电阻与温度有关。温度升高，电阻变大；它还与栅极驱动电压的大小有关。随着驱动电压的增加，电阻降低。详细的关系曲线可从制造商手册中获得。这种工作状态称为MOSFET的同步整流，是低压大电流输出开关电源中非常重要的工作状态。

功率MOSFET的正向截止等效电路

(1):等效电路

(2):说明：功率MOSFET正向关断时，可以等效为一个电容，其容量与外加直流电压、环境温度等有关。尺寸可以从制造商的手册中获得。

功率MOSFET稳态特性综述

(1):稳态下功率MOSFET的电流/电压曲线。

(2):描述：功率MOSFET正向饱和时的稳态工作点：

当栅极不受控制时，其反向导通的稳态工作点与二极管的稳态工作点相同。

(3):稳态特性总结：

栅极和源极之间的电压Vgs控制器件的导通状态；当VgsVth时，器件处于导通状态；器件的通态电阻与Vgs有关，Vgs大，通态电阻小。大部分器件的Vgs为12V-15V，额定值为-30v；

-器件的漏极电流额定值是其有效值或平均值的标称值；只要实际漏极电流的有效值不超过其额定值，保证散热，器件就是安全的；

-器件的通态电阻为正温度系数，所以原则上并联容易扩容，但在实际并联中，还要考虑驱动的对称性和动态均流；

-目前的逻辑级功率MOSFET，它的Vgs只需要5V，就可以保证漏源导通电阻非常小；

-器件的同步整流已经越来越广泛，因为它的通态电阻很小(目前最小的是2-4毫欧)，是DC/DC最关键的低压大电流输出的器件；

具有寄生参数的功率MOSFET等效电路

(1)等效电路

(2)描述：实际的功率MOSFET可以等效为三个结电容、三个沟道电阻、一个内部二极管和一个理想MOSFET。三个结电容都与结电压有关，但栅极的沟道电阻一般很小，漏极和源极两个沟道电阻之和就是MOSFET饱和时的通态电阻。