在電氣系統(tǒng)中施加或移除電流時(shí),設(shè)計(jì)人員通常可以假設(shè)電流變化與其對(duì)組件的影響之間的延遲可以忽略不計(jì)。在某些情況下會(huì)出現(xiàn)一些延遲,例如傳播延遲。當(dāng)施加或移除電壓的預(yù)期效果在延遲之后發(fā)生時(shí),這種現(xiàn)象稱為電壓滯后。電壓滯后可能發(fā)生在許多電子元件和結(jié)構(gòu)中,包括電池、比較器、電路和變壓器。
一、什么是電壓滯后?
滯后被廣泛定義為系統(tǒng)狀態(tài)在其接收輸入和輸入產(chǎn)生影響之間發(fā)生顯著變化的現(xiàn)象。電壓滯后是一種特殊類型的遲滯,當(dāng)電流或電壓發(fā)生變化時(shí)會(huì)在電氣系統(tǒng)中發(fā)生,但變化的影響會(huì)延遲到明顯的間隔(如傳播延遲)之后。
二、電壓滯后和磁滯
電壓滯后與磁滯有關(guān)。當(dāng)電流引起持久的磁性時(shí),就會(huì)出現(xiàn)磁滯現(xiàn)象,這可能發(fā)生在變壓器和電感器內(nèi)部。由于電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng),因此可以通過(guò)施加足夠強(qiáng)的電流來(lái)逆轉(zhuǎn)某些磁滯情況。與電壓滯后一樣,磁滯后會(huì)導(dǎo)致效率損失,并具有導(dǎo)致磁化物質(zhì)失真的額外缺點(diǎn)。
幸運(yùn)的是,當(dāng)存在電壓滯后時(shí),磁滯并非不可避免。在許多情況下,最大限度地減少電壓滯后可防止磁滯。然而,工程師可能不想阻止所有磁滯,因?yàn)樗诠こ讨幸灿幸恍┯杏玫挠猛尽?/p>
三、電壓滯后是否被認(rèn)為是一個(gè)問(wèn)題?
電壓滯后比一些其他類型的滯后更容易預(yù)測(cè)。盡管它在許多情況下都是一個(gè)持續(xù)存在的問(wèn)題,但它在工程中也有一些有用的用途,特別是在平滑噪聲信號(hào)或輸入方面。
電壓滯后是有益還是有問(wèn)題取決于其應(yīng)用,電氣系統(tǒng)內(nèi)的遲滯水平也可以確定它是有益還是有害。通常,電路中的電壓滯后水平越低,該電路的效率就越高。
四、電壓滯后如何影響工程?
電壓滯后被證明不利于鋰離子電池內(nèi)保持充電。鋰離子電池過(guò)度充電會(huì)增加電壓滯后的可能性,這會(huì)對(duì)電池未來(lái)的充電能力產(chǎn)生負(fù)面影響。電壓滯后也可能來(lái)自電池內(nèi)部的許多變化,這些變化會(huì)影響正常運(yùn)行期間的電流,包括結(jié)構(gòu)缺陷或磁畸變。重復(fù)的電池充電增加了這些變化的可能性,這反過(guò)來(lái)又增加了電壓滯后風(fēng)險(xiǎn)。重復(fù)給電池充電的過(guò)程(稱為循環(huán))在一半以上的情況下會(huì)增加過(guò)壓,但不是全部。這就是為什么一些鋰離子電池可以使用很長(zhǎng)時(shí)間,而另一些則很快就變得沒(méi)用了。
相比之下,電壓滯后是比較器中的一種穩(wěn)定力。電壓滯后可消除比較器內(nèi)部的電流和電壓波動(dòng)。以這種方式保持一致的電流和電壓可以使組件在電路的下方進(jìn)一步提供穩(wěn)定的電源并防止故障。
電壓滯后對(duì)于憶阻器或帶記憶的電阻器的概念也很重要。憶阻器依靠磁滯回線來(lái)產(chǎn)生電容效應(yīng),使其具有可變電阻。電容效應(yīng)可由電壓、溫度或濕度的變化觸發(fā)。電阻的變化也可以表現(xiàn)在其他元件上,稱為憶阻效應(yīng)。
五、設(shè)計(jì)人員應(yīng)如何評(píng)估電壓滯后?
設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)遲滯對(duì)系統(tǒng)的影響來(lái)評(píng)估電壓滯后的影響。雖然遲滯總是存在不可預(yù)測(cè)的因素,但設(shè)計(jì)人員可以使用關(guān)于遲滯效應(yīng)的已知信息,對(duì)電壓滯后將如何影響他們正在構(gòu)建的新系統(tǒng)做出有根據(jù)的假設(shè)。
如果設(shè)計(jì)人員正在構(gòu)建一個(gè)由鋰離子電池供電的項(xiàng)目,他們對(duì)電壓滯后電位的了解可能會(huì)導(dǎo)致他們修改設(shè)計(jì)以仔細(xì)管理電池周圍的電流。雖然設(shè)計(jì)人員無(wú)法防止電池退化,但他們可以計(jì)劃他們的項(xiàng)目,以減少外力隨著時(shí)間推移導(dǎo)致退化加劇的可能性。另一方面,使用帶有邏輯電路的比較器的設(shè)計(jì)人員可能希望在他們的模型中建立一些電壓滯后。向邏輯電路添加適量的電壓滯后可以使其穩(wěn)定,使其不會(huì)在狀態(tài)之間意外切換。
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