以下分两种情况来研究最大功率传输问题。
一.负载为阻抗
图5.28所示为一正弦电压源向负载供电的电路和分
别为电源电压和内阻抗,且为固定值。则电流有效值为
图5.28最大功率传输
故负载吸收的功率为
(5.37)
若和均可变,故欲使最大,则应按求之。根据,可求得,代入式(5.37)得
;;>
(5.38)
再根据
可求得。代入式(5.38)得最大功率为
(5.39)
综上所述,可得传输最大功率的条件为
;
(5.40)
或;
(5.41)
我们把满足式(5.40)和式(5.41)条件的电路工作状态称为共轭匹配,此时负载吸收的功率为最大值。
二.负载为电阻
负载为电阻的供电电路如图5.28(b)所示。此时吸收的功率为
(5.42)
根据可得
;;
(5.43)
代入式(5-47)即得最大功率为
;
(5.44)
我们把满足式(5.43)条件的电路工作状态称为等模匹配,此时负载吸收的功率为最大值。等模匹配的情况在含有理想变压器的电路中常遇到。共轭匹配与等模匹配统称为最大功率匹配。
例5.19;图5.29所示电路。求:(1)负载阻抗为何值时可获得最大功率。并求;
(2)若为电阻,求获得的最大功率。
图5.29
解:先求两点以左电路的等效电压源电路如图5.29(b)所示。其中
输入阻抗为
(1)故得获得最大功率的条件为
其最大功率为
(2)若为电阻,则获得最大功率的条件为
其最大功率为
。
例5.20;图5.30所示电路,求当Z为何值时可获得最大功率,并求。
图5.30
解:
(1)由图5.30,求端口的开路电压。
(2)由图5.30可求出端口的输入阻抗。
(3)根据最大功率传输定理,可知当时可获得最大功率,且