news 2026/8/25 10:33:06

电感充放电、LR和LC充放电电路Multisim电路仿真

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张小明

前端开发工程师

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文章封面图
电感充放电、LR和LC充放电电路Multisim电路仿真

目录

1 电感充放电基础知识及Multisim电路仿真

1.1 电感充放电基础知识

一、电感的核心特性

二、充电(通电)过程(S1开关置于1)

三、放电(断电)过程(S1开关置于1)

四、充放电最关键对比

五、和电容对比

六、最实用结论

1.2 电感充放电Multisim电路仿真

一、 波形核心结论

二、 关键参数与理论验证

三、 为什么是 “指数上升”?

一、波形解读:典型的指数衰减放电

二、放电的物理本质

三、与充电过程的对比总结

2  LR滤波电路基础知识及Multisim电路仿真

2.1  LR滤波电路基础知识

一、核心原理

二、典型电路结构

三、关键性能指标

四、与 RC 滤波的对比

五、应用场景

六、注意事项

2.2 LR滤波电路Multisim电路仿真

串联式 LR 低频滤波Multisim电路仿真

并联式 LR 高频滤波Multisim电路仿真

3 LC的幅频特性和相频特性Multisim电路仿真

3.1  串联 LC 电路(带电阻 R)

3.2 并联 LC 电路(带电阻 R)

3.3关键结论


摘要:本文系统介绍了电感充放电原理及LR/LC滤波电路的Multisim仿真。电感具有"电流不能突变"特性,充电时电流指数上升,放电时产生高压尖峰,需加续流二极管保护。LR滤波利用电感感抗随频率变化特性实现低通/高通滤波,截止频率fc=R/2πL。LC电路具有谐振特性,串联时谐振阻抗最小(带通),并联时阻抗最大(带阻),谐振频率f0=1/(2π√LC)。通过Multisim仿真验证了理论分析,包括充放电波形、幅频相频特性等,为电子电路设计提供了重要参考。

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1 电感充放电基础知识及Multisim电路仿真

1.1 电感充放电基础知识

一、电感的核心特性

电感:电流不能突变,电压可以突变

口诀:阻交流、通直流;阻电流变化

二、充电(通电)过程(S1开关置于1)

如上图所示,给电感L1两端突然加电压V1

  1. L1两端电流不能立刻变大,会慢慢上升
  2. 电感L1会产生反向感应电动势,阻碍电流增大
  3. 此时电感储存磁场能量
  4. 稳态后(直流):电感相当于导线

公式:U=L* di​/dt

电压 = 电感量 × 电流变化率

三、放电(断电)过程(S1开关置于1)

如上图所示,电感L1充电后突然断开电源

  1. L1两端电流不能立刻消失,会慢慢减小
  2. 电感L1会产生巨大的正向感应电压反向电动势/尖峰电压
  3. 电感拼命维持电流,把磁场能变回电能
  4. 没有泄放回路 → 产生高压,容易烧管子(图中使用R1释放能量)

这就是为什么开关电源、继电器必须加续流二极管

四、充放电最关键对比

状态

电流

电压

能量

作用

充电

逐渐增大

左正右负(阻碍)

储存磁场能

阻碍电流变大

放电

逐渐减小

极性反转(维持)

释放磁场能

阻碍电流变小

一句话总结:

电感永远在 “拖后腿”,不让电流变快,也不让电流变慢。

五、和电容对比

电容:电压不能突变,喜欢稳压

电感:电流不能突变,喜欢稳流

六、最实用结论
  1. 直流稳态:电感 =导线
  2. 开关瞬间:电感 =高压源
  3. 开关电路必须加续流二极管泄放能量
  4. 电感越大,电流变化越慢,尖峰电压越大

1.2 电感充放电Multisim电路仿真

电感充电仿真过程图

一、 波形核心结论

如上图所示,红色线条表示电感电流 I(L1) 的典型充电波形

输入:信号源提供5V,1HZ,50%占空比的方波输入信号

初始时刻(0μs:电流为0A,且斜率最大(变化最快)。

过程中:电流逐渐上升,但上升的速度越来越慢。

稳态(约 50μs后):电流趋于恒定值(约 100mA),曲线变得平缓。

二、 关键参数与理论验证

结合左侧函数发生器和电路参数,我们可以用公式验证这个结果

仿真参数

数值

理论计算与分析

输入电压

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