電容容值為負(fù)該怎么辦？

01、問題提出

卓大大，我們測了一下空載的線圈接收交流電壓，達(dá)到了50V，按照你推文中的公式設(shè)計(jì)LCC參數(shù)，（接收線圈電感為9.042uH），發(fā)現(xiàn)輸入電流I設(shè)置成5A以下的時(shí)候，計(jì)算出來的串聯(lián)電容值是負(fù)數(shù)。

▲圖1-1使用數(shù)字萬用表測量感應(yīng)電壓

下面的EXCEL表格是根據(jù)前面所測量的結(jié)果計(jì)算LCC補(bǔ)償電感、電容的參數(shù)。

▲圖1-2計(jì)算LCC參數(shù)

問下是我們參數(shù)哪里設(shè)計(jì)的有問題嗎？還是我們測量的數(shù)據(jù)不對(duì)呢？

02、問題回復(fù)

你提出的問題應(yīng)該分為兩個(gè)子問題：

子問題1：出現(xiàn)Cs值為負(fù)值該怎么辦？

• 子問題2：為什么會(huì)出現(xiàn)計(jì)算串聯(lián)電容Cs值為負(fù)值？
•  

1.子問題1的回答

首先，對(duì)于子問題1的回答相對(duì)簡單。如果你前面的測量和計(jì)算都正確的話，如果出現(xiàn)Cs值為負(fù)值，實(shí)際上說明串聯(lián)電容實(shí)際上應(yīng)該修改成電感，電感值應(yīng)該是。

但你所遇到的問題應(yīng)該是下面子問題2所給出的原因。

2.子問題2的回答

子問題2的答案稍微復(fù)雜一些。根據(jù)前面【圖1-2】所顯示的計(jì)算表格，說明你們計(jì)算的方法和過程應(yīng)該符合在博文 無線節(jié)能信標(biāo)調(diào)試說明-2021-3-3[1] 所給出的計(jì)算方法，所以如果數(shù)值出現(xiàn)問題，最大可能就是你們?cè)谇懊鎸?duì)于電路的基本參數(shù)測量出現(xiàn)重大誤差。

如果你們使用了正確的LRC表，對(duì)于接受線圈的參數(shù)（電感、等效串聯(lián)電阻）的測量是正確的話，那么唯一可能出現(xiàn)問題就是對(duì)于接收線圈所接收到的互感高頻電壓取值的測量出現(xiàn)了很大的誤差。

（1）為啥判斷你的測量結(jié)果不正確？

下圖是在無線節(jié)能信標(biāo)核心板V4-測試-[2]中所使用的發(fā)送線圈與接收線圈。對(duì)照【圖1-1】中你所使用的發(fā)送線圈與接收線圈，它們?cè)诎l(fā)送線圈是一樣的。下圖中的接收線圈的參數(shù)為：

 ◎接收線圈參數(shù)：
   電感（uH）：13.79
   電阻（Ω）：0.068
   重量（g）：47
   尺寸（cm）：內(nèi)徑-7.1；外徑-10.9
   匝數(shù)：10匝

▲圖2-2-1發(fā)送線圈與接收線圈

可以對(duì)照一下前面你的接收線圈參數(shù)，你的接收線圈的尺寸比上面接收線圈的尺寸小，電感量小。因此接收線圈與大線圈之間的互感（M）應(yīng)該也比上圖中兩個(gè)線圈之間的互感小。由此可以知道，你的接收線圈所能夠獲得感應(yīng)電壓應(yīng)該比上圖中線圈小。

在如何高效獲取無線充電電能-無線節(jié)能組[3]測試中，將接收線圈與發(fā)送線圈放在相同高度，中心重合。使用DM3068數(shù)字萬用表的交流檔測量接收線圈中的交變電壓為：。但你的接收線圈確測出了50V！所以應(yīng)該判定，你的這個(gè)電壓測量錯(cuò)了。

（2）為啥你的數(shù)字萬用表測量會(huì)出錯(cuò)？

為什么同樣使用數(shù)字萬用表的交流檔測量，會(huì)出現(xiàn)這么大的誤差呢？這個(gè)問題就需要談?wù)剶?shù)字萬用表交流信號(hào)測量的頻率影響的問題了。

對(duì)于簡易的指針或者數(shù)字萬用表，測量交流信號(hào)時(shí)，所顯示的數(shù)值往往是針對(duì)50Hz的正弦波進(jìn)行校正的。如果所測量的交流信號(hào)的波形不是正弦波，或者頻率不是50Hz等，都會(huì)引起測量不準(zhǔn)確。測量波形以及頻率范圍可以從萬用表的使用說明中看到。

在博文什么數(shù)字萬用表可以測量噪聲？[4]中討論了多種數(shù)字萬用表在測量交流信號(hào)時(shí)的性能。比如下面動(dòng)圖顯示了三種數(shù)字萬用表（FLUKE45,DM3068,MD8218）測量有效值1V的不同頻率的交流信號(hào)的讀數(shù)。

▲圖2-2-2不同萬用表的交流檔的頻率響應(yīng)

你會(huì)看到，F(xiàn)LUKE45,DM3068在200kHz之內(nèi)都保持恒定的讀數(shù)，但MD8218的讀數(shù)在出現(xiàn)了很大的波動(dòng)。特別是在150kHz時(shí)，也就是我們無線信標(biāo)所使用的頻率，對(duì)于1V的交流信號(hào)，它的讀數(shù)居然超過了2V。

你所使用的數(shù)字萬用表也極有可能是這種情況。因此你測量接收線圈的感應(yīng)電壓的50V是錯(cuò)誤的，應(yīng)該在10V左右。

3.那么該怎么辦呢？

這說明在正確使用自己測量工具的過程中，除了理解工具的功能之外，還需要對(duì)于它的動(dòng)態(tài)性能，頻率特性有所了解。知道它所能夠測量信號(hào)（不同的波形、不同的頻率）的范圍。對(duì)于這方面理論上的學(xué)習(xí)，建議你通過信號(hào)與系統(tǒng)課程進(jìn)行系統(tǒng)地學(xué)習(xí)。

要獲得正確的測量值，還是更換一個(gè)好的萬用表吧。

如果現(xiàn)階段沒有條件更換萬用表，則建議先使用你的數(shù)字萬用表，利用一個(gè)信號(hào)發(fā)生器輸出150kHz的的正弦波，幅值已知。然后使用你的數(shù)字萬用表測量讀數(shù)，計(jì)算出一個(gè)修正系數(shù)，利用該系數(shù)去校正你測量感應(yīng)線圈的讀數(shù)。

討論總結(jié)

到現(xiàn)在為止，上面的結(jié)論也只是對(duì)遇到的問題做了一些分析。具體情況是什么樣，還需要你通過后面的驗(yàn)證去排查出真正的原因。

但即使你獲得了正確的參數(shù)值，距離能夠痛快的接收無線電能還有一段距離。建議你看看前兩天的推文  我們遇到瓶頸了[5] 中別的同學(xué)所遇到的BUG，吸取他們的經(jīng)驗(yàn)。

參考資料

[1]無線節(jié)能信標(biāo)調(diào)試說明-2021-3-3:https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/114313236

[2]無線節(jié)能信標(biāo)核心板V4-測試-:https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/115416126

[3]如何高效獲取無線充電電能-無線節(jié)能組:https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/115426321

[4]什么數(shù)字萬用表可以測量噪聲？:https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/104097903

[5]我們遇到瓶頸了:https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/115859994

碰到問題，才是學(xué)習(xí)的最佳時(shí)機(jī)