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干货| 电容的计算

发布:2024-06-10 浏览:69

核心提示:我们对电容的计算,目的是要知道,我们在电路中需要一个多大的电容。为什么要需要这么个电容?它的电压要多高?它的容量要多大?这是我们接下来要学习的。在这里,我们仍然是用水缸的例子讲解。我们说,水进入水缸是有纹波的,排出时是比较平滑的。在这边,我们假设,如果每分钟输入的水量为1 升,且每分钟排出的水量也为1 升,那么这个水缸里原有的水量是保持不变的。这个水缸就稳定在一个状态下。我们还可以假设,仍然认为每分钟输入的水量为1 升,但是,排出的水量不再为1 升了,有的时候提水的人少了,可能为0.5 升,有的时候提水的

我们对电容的计算,目的是要知道,我们在电路中需要一个多大的电容。
为什么要需要这么个电容?它的电压要多高?它的容量要多大?这是我们接下来要学习的。
在这里,我们仍然是用水缸的例子讲解。
我们说,水进入水缸是有纹波的,排出时是比较平滑的。
在这边,我们假设,如果每分钟输入的水量为1 升,且每分钟排出的水量也为1 升,那么这个水缸里原有的水量是保持不变的。
这个水缸就稳定在一个状态下。
我们还可以假设,仍然认为每分钟输入的水量为1 升,但是,排出的水量不再为1 升了,有的时候提水的人少了,可能为0.5 升,有的时候提水的人多了,也有可能是2 升。
这时候就会出现这种情况,一会儿,提水的人多了,一会儿提水的人少了,也即,一会儿需要2升,一会儿需要0.5 升。
当用2 升的时候,我们知道,输入为1 升,取的时候为2 升,因此,如果没有这个水缸,后面的人能够一下取出2 升水吗?我们说取不到的。
但是,如果有这个水缸,并且水缸里面原本就储存有水,当输入为1 升,取出为2 升时,这是可以的,只不过水缸里面的水位会下降一点。
如果接下来后面的人只需要0.5 升,那么,这个水缸的水位就会上升。
因此,我们说,水缸输入的水与输出的水就能够达到一个比较理想状态下的平衡。
且对输出的用水量没有更多的限制。
如果没有水缸,当输入为1 升时,后面的人也只能使用1升,不能多用,也不能少用。
有了这个水缸,就没有这方面的限制了。
相较于电容,它的工作原理和水缸的是一样的。
当有多余的电荷流入电容,就储存在电容里,如果后面需要更大的电压,它就往外放。
同时也会出现这种情况,如果电容没有有输入,且后面的电路需要很大的电容容量,为了给外电路供电,电容的电压会不断往下降,这时,问题就来了,可以无限次的往下降么?我们说,是不可以的,因为到最后,电容里的电压就会降没了,降为零。
因此,电容在对外放电的时候是有严格限制的。
这个严格限制就是电容里面的电荷量Q 不能够放完。
如果我们假设,每次在电容的电荷量刚好要放完的时候对电容进行一个补充,补充到满值--假设为,无线循环下去。
那么这个电容的电压就表现为图4-1 所示的波形,其中5V 是我们假设满值时的电压。
电容上的这个电压波形呈脉冲式的。
当然,后面电路负载得到的电压也是0-5V 来回波动的,电流也是不断变化的。
而我们有时候往往希望,负载上的电流是不变的。
这时候我们该怎么处理呢?如果我们把电容增大到原先的一倍呢?输出还是同样的负载,这时候电容里的电压是怎么变化的呢?由于我们同样的还是给电容里面补充到5v 的电压,当电容增大一倍,电容里面的电荷数即电容容量也增大一倍。
因为负载不变,它需要的电流也是不变的,因此,在同样的放电时间里面,电容电压可能只降到一半,也即2.5V。
我们就能够得出这个电容电压的波形,如图4-2 所示。
这个电容纹波在2.5V-5V 之间进行脉动。
它的纹波就相对图4-1所示的更小。
如果我们把电容继续放大,放大到原先的10 倍、100 倍等,这时候,电压的波形又是怎么样的呢?通过图4-3,图4-4 所示,我们发现,当电容越大,纹波就就越小,几乎稳定在5V左右。
这就是我们希望看到的现象。
也就是说,电容在滤纹波的过程中,电容越大,它的效果就越好,输出的电压更平滑。
但是,是不是电容就可以无限的大呢?是不是我所有的电路中都选最大的电容呢?这是不可以的,因为电容越大,它的价格越贵。
如果在很小的负载中,也使用很大的电容,这就会造成设计的浪费。
因此,从设计的角度来讲的话,它是不合理的,它会造成成本的急剧上升,最终导致,你设计出来的产品卖不掉。
所以,我们需要对电容进行合理的设计。
这里,我们引入一个电容的计算公式:C=I_out/(∆V×f),I_out是放电电流,∆V为纹波,f为频率。
这个电容的选择公式是根据我们刚分析的得出的。
5、门控开关原理图中电容取值我们以图5-1 所示的电路为例,计算其中3 个电容的取值大小。
在这个电路中,通过我们上几讲所知,负载电路的电流为10mA,最终都是从第一个电容出去的。
对于这个电容,我们还是用以上的计算公式:在这个电路,我们知道,它是市电由交流变直流给电容充电的,它的频率不变,还是f=50Hz。
∆V是我们允许下降的纹波,这个纹波在工程上常取值为我们就能够得到:接下来还有一个就是这个电容的电压问题。
在图5-1中,我们能够观察到电容上面的电压示数为23V,也即往电容里面输入的电压为23V,那么我们一般选取的电容的耐压为大于等于输入电压的1.5 倍。
34.5V 就是我们的电容的一个耐压,在这里,我们就选35V。
关于电解电容的耐压等级,不是说算的结果为多少,就选多大的耐压。
电容有几个固定的耐压等级,比如9V,16V,25V,35V,50V,63V 等等。
这是由于工程中没办法把每种电压等级都生产出来,工厂中也没办法生产。
因此,只能选取固定的电压。
电容的容量也和电压是一样的,也是有固定等级的,具体的大家就网上查了。
后面两个电容的计算方法和第一个是一样的。
这里就不详细叙述了。
大家自己计算。
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