电容分压器电路计算示例

电子说

1.3w人已加入

描述

在分压器电路中,电源电压或电路电压平均分布在电路中的所有元件之间,具体取决于这些元件的容量。

电容分压电路的结构与电阻分压电路相同。但与电阻器一样,容性分压器电路即使使用无功元件,也不会受到频率变化的影响。

电容器是一种无源元件,可将电能存储在金属板中。电容器有两个极板,这两个极板由非导电或绝缘材料隔开,例如称为“电介质”。

在这里,正电荷存储在一个板上,负电荷存储在另一个板上。

当直流电流施加到电容器上时,它会完全充电。极板之间的介电材料充当绝缘体,并且还反对流过电容器的电流。

这种对通过电容器的电源电流的反对称为 电抗 (XC) 的电容器。电容电抗也以欧姆为单位。

充满电的电容器充当能量源,因为电容器存储能量并将其放电到电路组件。

如果向电容器施加交流电流,则电容器通过其极板连续充电和放电电流。此时,电容器还具有电抗,其根据电源频率而变化。

我们知道,存储在电容器中的电荷取决于电源电压和电容器的电容。

同样,电抗也取决于某些参数,现在我们看到影响电容器电抗的参数。

如果电容器的电容值较小,则为电容器充电所需的时间较少,即需要较小的RC时间常数。同样,对于较大的电容值,RC时间常数也很高。

由此我们观察到,电容值较大的电容器具有较小的电抗值,而较小的电容值电容器具有较大的电抗值。即电容器的电抗与电容器的电容值成反比。

XC∝ 1/C

如果施加电流的频率较低,则电容器的充电时间增加,表明电抗值高。同样,如果施加电流的频率很高,则电容器的电抗较低。

由此我们可以观察到电容器的电抗与频率成反比。

最后,我们可以说,电抗(XC) 与频率 (f) 和电容值 (C) 成反比。

XC∝ 1/F

容抗公式

我们已经知道,容抗与电容器的频率和电容值成反比。因此电抗公式为

XC= 1/2πfC

这里

XC= 电容器的电抗,单位为欧姆 (Ω)

f = 以赫兹为单位的频率 (HZ)

C = 电容器的电容,单位为法拉 (F)

π = 数字常量 (22/7 = 3.142)

串联电容器中的电压分布

如果电容器串联连接,则计算电容器之间的电压分布。因为电容器根据串联中的电容值具有不同的电压值。

电容器的电抗与电流相反,取决于电容值和外加电流的频率。

所以现在让我们看看电抗如何影响电容器,通过计算频率和电容值。下面的电路显示了电容分压器电路,其中2个电容器串联在一起。

电容式分压器

串联

串联的两个电容器的电容值分别为10uF和22uF。这里的电路电压为10V,该电压分布在两个电容器之间。

在串联连接中,所有电容器上都有相同的电荷(Q),但电源电压(VS) 对于所有电容器都不相同。

电路电压由电容器共享,具体取决于电容器的电容值。以 V = Q/C 的比率。

根据这些值,我们必须计算电抗(XC)通过使用电容器的频率和电容值来计算每个电容器。

电容分压器示例No1

现在,我们将计算上图中给出的电容器10uF和22uF的电压分布,这些电容器具有10V电源电压和40HZ频率。

10uF电容电抗,

XC1= 1/2πfC1 = 1/(23.142401010-6) = 400Ω

22uF电容电抗,

XC2 = 1/2πfC2 = 1/(23.142402210-6) = 180Ω

电路的总容抗为,

XC= XC1* YC2= 400Ω + 180Ω = 580Ω

CT= C1C2/(C1+C2) = (102210-12)/(32*10-6) = 6.88uF

X电脑断层扫描= 1/2πfCT= 1/(23.142406.8810-6) = 580Ω

电路中的电流为,

I = V/XC= 10V/580Ω = 17.2mA

现在,每个电容器两端的压降为,

VC1= IXC1= 17.2mA400Ω = 6.9V

VC2= IXC2=17.2mA180Ω = 3.1V

电容分压器示例No2

现在我们计算串联连接的电容器10uF和22uF上的压降,它们以10HZ(4000KHZ)频率的4V电源电压工作。

10uF电容电抗,

XC1= 1/2πfC1 = 1/(23.14240001010-6) = 4Ω

22uF电容电抗,

XC2 = 1/2πfC2 = 1/(23.14240002210-6) = 1.8Ω

电路的总容抗为,

XC= XC1* YC2= 4Ω+1.8Ω = 5.8Ω

CT= C1C2/(C1+C2) = (102210-12)/(32*10-6) = 6.88uF

X电脑断层扫描= 1/2πfCT= 1/(23.14240006.8810-6) = 5.8Ω

电路中的电流为,

I = V/X电脑断层扫描= 10V/5.8Ω = 1.72A

现在,每个电容器两端的压降为,

VC1= IXC1= 1.72A4Ω = 6.9V

VC2= IXC2= 1.72A1.8Ω = 3.1V

从上述两个例子中我们可以得出结论,低值电容器(10uF)将充电到更高的电压(6.9V),而较高值的电容器(22uF)将自身充电到较低的电压电平(3.1V)。

最后,两个电容压降值之和等于电源电压(即6.9V+3.1V=10V)。这些电压值对于所有频率值都是相同的,因为压降与频率无关。

在频率不同的两个示例中,两个电容器的压降相同。频率为40HZ或40KHZ,两种情况下电容器两端的压降相同。

流过电路的电流根据频率而变化。电流会随着频率的增加而增加,17HZ频率为2.40mA,频率1KHZ为72.4A,即通过将频率100HZ增加到4KHZ,电流将增加近4倍。

最后,我们可以说流过电路的电流与频率(I α f)成正比。

总结

电容器中电流的对立称为电容器的电抗(XC)。该容抗受电容值、电源电压频率等参数的影响,并且这些值与电抗成反比。

交流分压器电路将根据电容值将电源电压分配给所有电容器。

对于任何频率的电源电压,电容器的这些压降都是相同的。即电容器两端的压降与频率无关。

但是电流取决于频率,而且这两者彼此成正比。

但在直流分压器电路中,计算电容器两端的压降并非易事,因为它取决于电抗值,因为电容器在充满电后会阻止直流电流流过它。

电容分压器电路用于大型电子应用。主要用于电容式敏感屏幕,当被人的手指触摸时会改变其输出电压。

并且还用于变压器中以增加压降,其中通常市电变压器包含低压降芯片和组件。

最后要说的是,在分压器电路中,电容器两端的压降对于所有频率值都是相同的。

 审核编辑:汤梓红

打开APP阅读更多精彩内容
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉

全部0条评论

快来发表一下你的评论吧 !

×
20
完善资料,
赚取积分