电容分压器

介绍

在分压电路中,电源电压或电路电压在电路中所有元件之间平均分配,这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。但是像电阻一样,电容分压器电路即使使用无功元件,也不受频率变化的影响。

电容器是一种被动部件,其存储金属板中的电能。电容器具有两个板,这两个通过非导电或绝缘材料分开,例如被称为“电介质”。

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,它就充满了电。电介质材料之间的板作为绝缘体,它也反对电流流过电容器。

这种反对通过电容器供电电流电抗(XC)的电容器。电容器电抗的测量单位也是欧姆。

一个充满电的电容器就像一个能量来源,因为一个电容器储存能量并将其放电给电路元件。

如果AC电流被施加到电容器,则电容器连续地充电并通过其板排出电流。在此时间内容具有变化的电抗取决于电源频率。

我们知道存储在电容器中的电荷取决于电容器的电源电压和电容。

以相同的方式,电抗也取决于一些参数,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越小,那么充电电容器所需的时间就越短,即RC时间常数越小。同样,当电容器的电容值越大时,RC时间常数越高。

从这看出,更大的电容电容器有价值较少的反应值,如小电容电容值具有更大的电抗价值。即电容器的电抗与电容器的电容值成反比。

XC∝1 / C

当施加电流频率较低时,电容器充电时间增加,说明电抗值较高。同样的,如果施加电流的频率高,那么电容器的电抗就低。

由此我们可以看出,电容器的电抗与频率成反比。

最后,我们可以这么说,反应(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,电容电抗与电容的频率和电容值成反比。因此电抗公式为

XC= 1 /2πfc

这里,

XC=电容器在欧姆(ω)中的电抗

f =赫兹(HZ)频率

C = Farads(F)中电容器的电容

π=数字常数(22/7 = 3.142)

串联电容器的电压分布

如果电容器串联,则计算电容器之间的电压分布。因为电容器具有不同的电压取决于电容值的值串联连接

一个对抗电流的电容的电抗取决于电容的值和施加电流的频率。

所以现在让我们通过计算频率和电容值来看看电抗是如何影响电容器的。下面的电路是电容分压器电路,其中两个电容串联在一起。

[读:电容串联]

电容分压器

图:电容分压器电路

串联的两个电容的电容值分别为10uF和22uF。这里电路电压是10V,这个电压分布在两个电容之间。

在串联连接中,所有电容器都具有相同的电荷(Q),但电源电压(VS.)对所有电容器不相同。

根据电容器的电容值,电路电压由电容器共享。V = Q/C。

从这些值我们必须计算抗效(xC)通过使用电容器的频率和电容值来使用每个电容器。

电容分压器实例1

现在我们将计算电容器10UF和22UF的电压分布,其上述图中具有10V电源电压,具有40Hz频率。

10uF电容的电抗,

XC1.= 1/2π fc1 = 1/(2*3.142*40*10*10-6) = 400Ω

22UF电容器的电抗,

XC\ 2 = 1 /2πfc2= 1 /(2 * 3.142 * 40 * 22 * 10-6)=180Ω

电路的总电容电抗,

XC= X.C1.+ XC2.=400Ω+180Ω=580Ω

CT.= C1C2 /(C1 + C2)=(10 * 22 * 10-12)/(32 * 10-6)= 6.88UF

XCT.= 1 /2πfcT.= 1/(2*3.142*40*6.88*10-6) = 580Ω

电路中的电流是,

i = v / xC= 10V/580Ω = 17.2mA

现在,每个电容器上的电压降是,

V.C1.= i * xC1.= 17.2ma *400Ω= 6.9V

V.C2.= i * xC2.= 17.2ma *180Ω= 3.1V

电容分压器例子2

现在我们计算串联的10uF和22uF电容的电压降,它们以4000HZ (4KHZ)频率的10V电源电压运行。

10uF电容的电抗,

XC1.= 1/2π fc1 = 1/(2*3.142*4000*10*10-6) = 4Ω

22UF电容器的电抗,

XC\2 = 1/2π fc2 = 1/(2*3.142*4000*22*10-6) = 1.8Ω

电路的总电容电抗,

XC= X.C1.+ XC2.= 4Ω+1.8Ω = 5.8Ω

CT.= C1C2 /(C1 + C2)=(10 * 22 * 10-12)/(32 * 10-6)= 6.88UF

XCT.= 1 /2πfcT.= 1/(2*3.142*4000*6.88*10-6) = 5.8Ω

电路中的电流是,

i = v / xCT.= 10v /5.8Ω = 1.72a

现在,每个电容器上的电压降是,

V.C1.= i * xC1.= 1.72A *4Ω= 6.9V

V.C2.= i * xC2.= 1.72A *1.8Ω= 3.1V

根据上述两个示例,我们可以得出结论,下值电容器(10UF)将充电到更高电压(6.9V),并且较高的值电容器(22UF)将自身充电到较低的电压电平(3.1V)。

最后,两个电容器电压降的总和等于电源电压(即6.9V + 3.1V = 10V)。这些电压值对于所有频率值相同,因为电压降与频率无关。

两个电容器的电压下降在频率不同的示例中相同。频率为40Hz或40kHz,两种情况下电容器的电压降相同。

流过电路的电流根据频率而改变。随着频率的增加,电流将增加,40Hz频率为17.2mA,但是对于频率为1.72A,对于频率为4KHz,即,电流将通过增加频率4Hz至4KHz而增加100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

  • 电容器中电流流动的阻力称为电容器的电抗(XC)。这种电容电抗受电容值、电源电压频率等参数的影响,且这些值与电抗成反比。
  • AC分压器电路将根据其电容值分配给所有电容器的电源电压。
  • 电容器的这些电压降对于任何电源电压频率也是相同的。即电容器上的电压降在频率上独立。
  • 但是,电流流动根据频率,并且这两个也与彼此成比例。
  • 但在直流分压器电路中,计算电容器上的电压下降不是一件容易的任务,因为它取决于电抗值,因为电容器在完全充电后阻挡直流电流通过它流过它。
  • 电容分频器电路用于大型电子产品应用..在电容敏感屏幕中使用,当人手指触摸时,它们会改变其输出电压。
  • 也用于变压器,以增加电压降,一般情况下,市电变压器包含低电压降芯片和元件。
  • 最后有一件事可以在分压器电路中,电容器跨电容器的电压下降对于所有频率值也是相同的。

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