電容電感充放電原理解析說明
發布時間:2020/1/10 21:05:21 訪問次數:5603
首先申明一點:電感是可以充電的,但它不能像電容那樣長期儲存電能。
它會在電流沒有變化時把電能釋放出去,一旦電流穩定了,其電能就沒有了。
電感的充放電方向由外界方向方向決定。電總與電流變化方向相反。但它并不能阻止電流的變化。當外電流是正向增加,其充電方向就為正,外電流負向增加,其充電方向就為負。當外電流是正向減小,其放電方向就為正。處電流負向減小,其放電方向就為負。故其方向由完全由外界電流方向決定。
如果是直流電,電流方向不變,則電感充放電方向均為電流方向。如果是交流電,電感充放電方向就為交流瞬時方向,但該瞬間是放電還是充電,就得看正弦交流電的切線方向了。
電容電感充放電
l、c元件稱為“慣性元件”,即電感中的電流、電容器兩端的電壓,都有一定的“電慣性”,不能突然變化。充放電時間,不光與l、c的容量有關,還與充/放電電路中的電阻r有關。“1uf電容它的充放電時間是多長?”,不講電阻,就不能回答。
rc電路的時間常數:τ
=rc
充電時,uc=u×[1-e^(-t/τ )] u是電源電壓
放電時,uc=uo×e^(-t/τ ) uo是放電前電容上電壓
rl電路的時間常數:τ
=l/r
lc電路接直流,i=io[1-e^(-t/τ )] io是最終穩定電流
lc電路的短路,i=io×e^(-t/τ )] io是短路前l中電流
以電容的充放電為例
假設有電源vu通過電阻r給電容c充電,v0為電容上的初始電壓值,vu為電容充滿電后的電壓值,vt為任意時刻t時電容上的電壓值,那么便可以得到如下的計算公式:
vt = v0 + (vu v0) * [1 e^( -t/rc)]
如果電容上的初始電壓為0,則公式可以簡化為:
vt = vu * [1 e^( -t/rc)]
由上述公式可知,因為指數值只可能無限接近于0,但永遠不會等于0,所以電容電量要完全充滿,需要無窮大的時間。
當t = rc時,vt = 0.63vu;
當t = 2rc時,vt = 0.86vu;
當t = 3rc時,vt = 0.95vu;
當t = 4rc時,vt = 0.98vu;
當t = 5rc時,vt = 0.99vu;
可見,經過3~5個rc后,充電過程基本結束。
當電容充滿電后,將電源vu短路,電容c會通過r放電,則任意時刻t,電容上的電壓為:
vt = vu * e^( -t/rc)
對于簡單的串聯電路,時間常數就等于電阻r和電容c的乘積,但是,在實際電路中,時間常數rc并不那么容易算,例如下圖(a)。
對于上圖(a),如果從充電的角度去計算時間常數會比較難,我們不妨換個角度來思考,我們知道,時間常數只與電阻和電容有關,而與電源無關,對于簡單的由一個電阻r和一個電容c串聯的電路來說,其充電和放電的時間參數是一樣的,都是rc,所以,我們可以把上圖中的電源短路,使電容c1放電,如上圖(b)所示,很容易得到其時間常數:
t= rc = (r1//r2)*c
使用同樣的方法,可以將下圖(a)電路等效成(b)的放電電路形式,得到電路的時間常數:
t= rc = r1*(c1+c2)
用同樣的方法,可以將下圖(a)電路等效成(b)的放電電路形式,得到電路的時間常數:
t= rc = ((r1//r3//r4)+r2)*c1
對于電路時間常數rc的計算,可以歸納為以下幾點:
1)。如果rc電路中的電源是電壓源形式,先把電源“短路”而保留其串聯內阻;
2)。把去掉電源后的電路簡化成一個等效電阻r和等效電容c串聯的rc放電回路,等效電阻r和等效電容c的乘積就是電路的時間常數;
3)。如果電路使用的是電流源形式,應把電流源開路而保留它的并聯內阻,再按簡化電路的方法求出時間常數;
4)。計算時間常數應注意各個參數的單位,當電阻的單位是“歐姆”,電容的單位是“法拉”時,乘得的時間常數單位才是“秒”。
對于在高頻工作下的rc電路,由于寄生參數的影響,很難根據電路中各元器件的標稱值來計算出時間常數rc,這時,我們可以根據電容的充放電特性來通過曲線方法計算,前面已經介紹過了,電容充電時,經過一個時間常數rc時,電容上的電壓等于充電電源電壓的0.63倍,放電時,經過一個時間常數rc時,電容上的電壓下降到電源電壓的0.37倍。
如上圖所示,如通過實驗的方法繪出電容的充放電曲線,在起點處做一條充放電切線,則切線與橫軸的交點就是時間常數rc。
首先申明一點:電感是可以充電的,但它不能像電容那樣長期儲存電能。
它會在電流沒有變化時把電能釋放出去,一旦電流穩定了,其電能就沒有了。
電感的充放電方向由外界方向方向決定。電總與電流變化方向相反。但它并不能阻止電流的變化。當外電流是正向增加,其充電方向就為正,外電流負向增加,其充電方向就為負。當外電流是正向減小,其放電方向就為正。處電流負向減小,其放電方向就為負。故其方向由完全由外界電流方向決定。
如果是直流電,電流方向不變,則電感充放電方向均為電流方向。如果是交流電,電感充放電方向就為交流瞬時方向,但該瞬間是放電還是充電,就得看正弦交流電的切線方向了。
電容電感充放電
l、c元件稱為“慣性元件”,即電感中的電流、電容器兩端的電壓,都有一定的“電慣性”,不能突然變化。充放電時間,不光與l、c的容量有關,還與充/放電電路中的電阻r有關。“1uf電容它的充放電時間是多長?”,不講電阻,就不能回答。
rc電路的時間常數:τ
=rc
充電時,uc=u×[1-e^(-t/τ )] u是電源電壓
放電時,uc=uo×e^(-t/τ ) uo是放電前電容上電壓
rl電路的時間常數:τ
=l/r
lc電路接直流,i=io[1-e^(-t/τ )] io是最終穩定電流
lc電路的短路,i=io×e^(-t/τ )] io是短路前l中電流
以電容的充放電為例
假設有電源vu通過電阻r給電容c充電,v0為電容上的初始電壓值,vu為電容充滿電后的電壓值,vt為任意時刻t時電容上的電壓值,那么便可以得到如下的計算公式:
vt = v0 + (vu v0) * [1 e^( -t/rc)]
如果電容上的初始電壓為0,則公式可以簡化為:
vt = vu * [1 e^( -t/rc)]
由上述公式可知,因為指數值只可能無限接近于0,但永遠不會等于0,所以電容電量要完全充滿,需要無窮大的時間。
當t = rc時,vt = 0.63vu;
當t = 2rc時,vt = 0.86vu;
當t = 3rc時,vt = 0.95vu;
當t = 4rc時,vt = 0.98vu;
當t = 5rc時,vt = 0.99vu;
可見,經過3~5個rc后,充電過程基本結束。
當電容充滿電后,將電源vu短路,電容c會通過r放電,則任意時刻t,電容上的電壓為:
vt = vu * e^( -t/rc)
對于簡單的串聯電路,時間常數就等于電阻r和電容c的乘積,但是,在實際電路中,時間常數rc并不那么容易算,例如下圖(a)。
對于上圖(a),如果從充電的角度去計算時間常數會比較難,我們不妨換個角度來思考,我們知道,時間常數只與電阻和電容有關,而與電源無關,對于簡單的由一個電阻r和一個電容c串聯的電路來說,其充電和放電的時間參數是一樣的,都是rc,所以,我們可以把上圖中的電源短路,使電容c1放電,如上圖(b)所示,很容易得到其時間常數:
t= rc = (r1//r2)*c
使用同樣的方法,可以將下圖(a)電路等效成(b)的放電電路形式,得到電路的時間常數:
t= rc = r1*(c1+c2)
用同樣的方法,可以將下圖(a)電路等效成(b)的放電電路形式,得到電路的時間常數:
t= rc = ((r1//r3//r4)+r2)*c1
對于電路時間常數rc的計算,可以歸納為以下幾點:
1)。如果rc電路中的電源是電壓源形式,先把電源“短路”而保留其串聯內阻;
2)。把去掉電源后的電路簡化成一個等效電阻r和等效電容c串聯的rc放電回路,等效電阻r和等效電容c的乘積就是電路的時間常數;
3)。如果電路使用的是電流源形式,應把電流源開路而保留它的并聯內阻,再按簡化電路的方法求出時間常數;
4)。計算時間常數應注意各個參數的單位,當電阻的單位是“歐姆”,電容的單位是“法拉”時,乘得的時間常數單位才是“秒”。
對于在高頻工作下的rc電路,由于寄生參數的影響,很難根據電路中各元器件的標稱值來計算出時間常數rc,這時,我們可以根據電容的充放電特性來通過曲線方法計算,前面已經介紹過了,電容充電時,經過一個時間常數rc時,電容上的電壓等于充電電源電壓的0.63倍,放電時,經過一個時間常數rc時,電容上的電壓下降到電源電壓的0.37倍。
如上圖所示,如通過實驗的方法繪出電容的充放電曲線,在起點處做一條充放電切線,則切線與橫軸的交點就是時間常數rc。
上一篇:FPC和PCB有什么不同?
下一篇:MLCC的制造過程