Расчёт блока питания с гасящим конденсатором + онлайн-калькулятор — radiohlam.ru

• Базовая схема и теория
• Формулы и рабочая схема
• Онлайн-калькулятор

Базовая схема и теория

Представленная и описанная в этой статье схема позволяет изготовить малогабаритный блок питания для низкоточных схем, преобразующий переменное сетевое напряжение в постоянное напряжение заданного уровня.

Принцип действия схемы очень простой — последовательно с выпрямительным мостом (с которого снимается рабочее напряжение на сглаживающий конденсатор и нагрузку) включен конденсатор, на котором гасится избыточное напряжение. Собственно, из-за этого гасящего конденсатора схема и получила своё название. Другое название этого конденсатора — балластный, соответственно, другое название схемы — схема с балластным конденсатором.

Базовый вариант схемы выглядит следующим образом:

Добавлю некоторые пояснения касательно предложенной схемы. Почему в качестве балласта используется именно конденсатор, а не резистор? Потому что резистор, при протекании через него электрического тока, очень сильно нагревается, в то время как конденсатор не греется совсем (за исключением небольшого нагрева, обусловленного омическим сопротивлением обкладок и выводов).

Почему же тогда всегда вместо резисторов конденсаторами для гашения «лишнего» напряжения не пользуются? Потому что через конденсатор может протекать только переменный ток, а постоянный — никак.

Так же, как и рассмотренный ранее блок питания с конденсаторным делителем, блок питания с гасящим конденсатором относится к бестрансформаторным и не имеет гальванической развязки с сетью 220В, то есть прикосновение к любой его части запрещено и может вызвать поражение электрическим током. Тем не менее, существует масса вариантов, для которых применение такого блока питания вполне оправдано, например, в малогабаритных корпусированных приборах с микроконтроллерным управлением, когда случайное прикосновение к токоведущим частям исключено, большой ток не нужен, а размер критически важен.

Логическое обоснование расчётов и математический вывод формул, позволяющих связать ток нагрузки с ёмкостью гасящего конденсатора, я убрал под спойлер, чтобы не травмировать психику тех, кто не особо силён в физике и математике, а также чтобы не перегружать лишней информацией тех, кому это просто не интересно.

Осторожно, текст под спойлером перегружен физикой!

Итак, процессы в этой схеме будут достаточно нелинейны, поэтому при рассчётах придётся делать различные упрощения и допущения.

Для начала давайте будем считать, что ёмкость конденсатора C₂ достаточна для полного сглаживания пульсаций напряжения после моста, то есть напряжение на конденсаторе C₂ = const. Далее попробуем нарисовать пару графиков, — напряжение на входе моста (U_M) и ток через конденсатор C₁

(I_C1), опираясь на график сетевого напряжения U_С(t). Будем считать, что сетевое напряжение у нас изменяется по синусоидальному закону и имеет амплитуду Uca (вообще-то рисовать мы будем косинусоиду, нам так будет удобнее, но это по сути одно и то же, только косинусоида сдвинута относительно синусоиды на π/2).

Рассуждаем следующим образом: в каждый момент времени полное напряжение и полный ток в этой цепи можно описать следующими уравнениями:

U_C=U_C1+U_М (1), i_C=i_C1+i_М (2)

В момент времени t₀ уравнение напряжения примет вид: Uca=U_C1+U_М. Поскольку Uca — это максимальное значение сетевого напряжения, то U_C1 и U_М также в этот момент должны иметь максимальные значения (здесь в логике есть небольшой провал, максимум суммы — это не всегда сумма максимумов, функции могут быть сдвинуты по фазе, но… в общем, мы потом всё экспериментально проверим).

Максимальное значение U_М равно Uвых, поскольку если бы напряжение на мосту поднималось выше, то и конденсатор C₂ заряжался бы до большего напряжения (мост бы открылся и к конденсатору C₂ потёк бы зарядный ток, увеличивая напряжение на нём).

Токи через конденсатор и мост в момент t₀ равны нулю. Про мост я выше уже написал (если бы через него тек ток, то конденсатор C₂ заряжался бы дальше), а через C₁ ток не течёт, поскольку ток через конденсатор — это первая производная от напряжения, которая в точках экстремума обращается в ноль (значит когда напряжение на конденсаторе максимально — ток равен нулю).

Далее сетевое напряжение (U_C) начинает уменьшаться. При этом напряжение на C₁ не меняется (тока-то через мост нет, заряд на C₁ не меняется), следовательно вместе с падением U_C уменьшается напряжение на входе моста.

В момент, когда сетевое напряжение упадёт до значения Uca-2Uвых (момент времени t₁) — напряжение на входе моста достигнет значения -Uвых (находим с помощью формулы 1), диоды моста откроются и в первичной цепи (через мост и конденсатор C₁) потечёт ток. При этом напряжение на входе моста перестанет меняться (помните, мы договорились, что ёмкость C₂ достаточно большая для того, чтобы полностью сгладить пульсации).

Обратите внимание, что напряжение на входе моста в этот момент равно -Uм, так что ток потечёт в обратную сторону от того направления, в котором он тёк до момента времени

t₀. Этот ток, поскольку он течёт в обратную сторону, начнёт перезаряжать конденсатор C₁.

К моменту времени t₃ напряжение в сети достигнет максимума, только с противоположной относительно момента t₀ полярностью. Соответственно, для этого момента экстремума сетевого напряжения будут справедливы все те же рассуждения касательно напряжений и токов, которые мы использовали для момента t₀. То есть, к этому моменту конденсатор C₁ полностью перезарядится (напряжение на нём достигнет максимального значения отрицательной полярности), а ток через C₁ и мост упадёт до нуля.

Далее, по мере роста сетевого напряжения, напряжение на конденсаторе C₁ будет оставаться неизменным, а напряжение на входе моста будет расти.

В момент времени

t₄, когда сетевое напряжение вырастет до значения -(Uca-2Uвых), напряжение на входе моста достигнет значения Uвых, диоды моста откроются и в первичной цепи (через мост и конденсатор C₁) снова потечёт ток. Этот ток снова будет перезаряжать конденсатор C₁, но уже напряжением положительной полярности.

В момент t₆ напряжение на конденсаторе C₁ достигнет максимального значения положительной полярности, а ток через C₁ и мост упадёт до нуля.

Далее весь цикл повторится с самого начала.

Теперь давайте вспомним закон сохранения заряда. В соответствии с этим законом за один полный цикл через конденсатор C₁, мост и нагрузку должно протекать одинаковое количество заряда. Поскольку ток нагрузки у нас постоянный, то количество заряда, протекающего через нагрузку за один цикл, можно найти по формуле

Q=Iн*tцикла=Iн/fc, где fc — частота питающего сетевого напряжения. Количество заряда, протекающего через конденсатор C₁, будет равно площади под графиком тока (заштрихованная площадь графика I_C1(t)). Остаётся только найти эту площадь, приравнять её к заряду, протекающему за один цикл через нагрузку, и выразить из полученного выражения необходимую ёмкость конденсатора C₁ в зависимости от тока нагрузки.

Подробные математические расчёты можно найти под вторым спойлером.

[свернуть]

Осторожно, текст под спойлером перегружен математикой!

Итак, для заряда протекающего за один период через конденсатор С₁ можно записать:

Косинусы найдём из графика сетевого напряжения, учитывая, что оно у нас на графике изменяется как раз по косинусоидальному закону, а так же учитывая его значения в моменты времени

t₁ и t₃ (об этом мы говорили выше):

Максимальное значение тока через конденсатор C₁ можно определить из формулы, связывающей ток, напряжение и реактивное сопротивление конденсатора:

Подставив всё это в выражение для заряда, получаем:

Используя полученное выражение и закон сохранения заряда находим ток через нагрузку:

Если выходное напряжение много меньше сетевого питающего напряжения, то можно считать, что Uca-Uвых≈Uca. Тогда формулу можно переписать в упрощённом виде:

I_н=4fC₁U_ca

Можно наоборот, выразить ёмкость конденсатора C₁ через ток нагрузки:

Упрощённый вариант формулы:

C₁=I_н/(4fU_ca)

[свернуть]

Формулы и рабочая схема

Итак, в результате расчётов мы получили следующие формулы:

Обратите внимание, что в полученных формулах используется амплитудное значение сетевого напряжения, которое в корень из 2 раз больше действующего.

Кроме того, следует обратить внимание, что если ток нагрузки приравнять к нулю, то выходное напряжение схемы станет равно амплитуде сетевого напряжения (так что электролит скорее всего сразу пробьёт).

Ладно, самое главное мы посчитали, но это ещё не всё. Нужно учесть, что ток нагрузки и напряжение сети могут изменяться. Обеспечить работоспособность схемы во всём диапазоне питающих напряжений и рабочих токов — задача для стабилитрона. Рабочий диапазон токов нагрузки находится исходя из следующих соображений:

• При максимальном токе нагрузки и минимальном напряжении сети через стабилитрон должен протекать ток чуть больше минимального тока стабилизации (иначе выходное напряжение схемы будет меньше заданного)
• При минимальном токе нагрузки и максимальном питающем напряжении ток через стабилитрон должен быть чуть меньше максимального тока стабилизации (иначе стабилитрон попросту сгорит)

В окончательном, рабочем варианте добавим в схему пару резисторов:

• резистор с сопротивлением порядка 1 мегаома параллельно конденсатору C₁ (через него конденсатор будет разряжаться при выключении схемы из сети)
• резистор с сопротивлением около сотни Ом, включенный последовательно с конденсатором и мостом (он будет работать как предохранитель и вместо него можно поставить обычный предохранитель)

Рабочий вариант схемы:

Online-калькулятор для расчёта блока питания с балластным конденсатором:

(для правильности расчётов используйте в качестве десятичной точки точку, а не запятую)

1) Исходные данные:

C₁=мкФ — ёмкость гасящего конденсатора

Параметры сетевого напряжения:

U_{c min}=В — минимальное действующее значение

U_{c max}=В — максимальное действующее значение

f=Гц — частота

Параметры нагрузки:

I_{н min}=мА — минимальный ток

I_{н max}=мА — максимальный ток

2) Расчётные данные:

I_{ст min}=мА — требуемый минимальный ток стабилитрона

I_{ст max}=мА — требуемый максимальный ток стабилитрона

Если в результате расчётов минимальный ток стабилитрона получился отрицательным — значит выбранная ёмкость конденсатора недостаточна для указанного тока нагрузки. Нужно либо увеличить ёмкость конденсатора, либо уменьшить максимальный ток нагрузки. Если же вы получили слишком большой максимальный ток стабилитрона, значит ёмкость наоборот слишком большая.

Расчет конденсаторного блока питания

By Br. Misha , October 15, in Аналоговые блоки питания и стабилизаторы напряжения. Для нескольких устройств необходимо конденсаторное питание, ток потребления от 50 до ма разный для разных устройств , напряжение 5В. Сам конденсаторное питание никогда не использовал, так как выдает слишком малый ток и нет развязки, но в данном случае все упирается в габариты и стоимость. Мы принимаем формат Sprint-Layout 6!

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Схема простого блока питания
• Расчёт блока питания с гасящим конденсатором + онлайн-калькулятор
• 3. Определяем входное напряжение стабилизатора
• 13. Сетевой источник питания с гасящим конденсатором.
• Как рассчитать бестрансформаторный блок питания
• Расчет гасящего конденсатора

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Расчет и подключение блока питания для светодиодной ленты.

Схема простого блока питания

Бестрансформаторные источники питания с гасящим конденсатором удобны своей простотой, имеют малые габариты и массу, но не всегда применимы из-за гальванической связи выходной цепи с сетью В. В бестрансформаторном источнике питания к сети переменного напряжения подключены последовательно соединенные конденсатор и нагрузка. Неполярный конденсатор, включенный в цепь переменного тока, ведет себя как сопротивление, но, в отличие от резистора, не рассеивает поглощаемую мощность в виде тепла.

С — емкость балластного конденсатора Ф ; Iэфф — эффективный ток нагрузки; f — частота входного напряжения Uc Гц ; Uс — входное напряжение В ; Uн — напряжение нагрузки В. Конструкция бестрансформаторных источников и устройств, питающихся от них, должна исключать возможность прикосновения к любым проводникам в процессе эксплуатации.

Особое внимание нужно уделить изоляции органов управления. Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться. Ваш IP: Расчет емкости балластного конденсатора для бестрансформаторного блока питания. Радиотехнические калькуляторы Разное ИП Для расчета емкости гасящего конденсатора используется следующая формула: С — емкость балластного конденсатора Ф ; Iэфф — эффективный ток нагрузки; f — частота входного напряжения Uc Гц ; Uс — входное напряжение В ; Uн — напряжение нагрузки В.

Для удобства расчетов, можно воспользоваться онлайн калькулятором Конструкция бестрансформаторных источников и устройств, питающихся от них, должна исключать возможность прикосновения к любым проводникам в процессе эксплуатации.

Поэтому удобнее использовать в высоковольтных маломощных источниках питания умножители напряжения. Умножители напряжения создаются на базе схем выпрямления с емкостной Схема приемника который может быть перестроен в диапазоне Реальная чувствительность приемника около 0,3 мкВ, напряжение питания 9 В.

Следует заметить, что напряжение питания МС — Для простого расчета стабилизатора на примере будем использовать следующие параметры: Входное Приемники прямого усиления приемник с выходным контуром повышенной добротности — Приемник предназначен для приема сигналов в диапазоне ДВ кГц Главная особенность приемника в антенне, которая имеет большую индуктивность чем обычная магнитная антенна.

Что позволяет применить емкость подстроечного конденсатора в пределах Добавить комментарий Отменить ответ Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться. Войти с помощью:. Случайные статьи Чтобы магнитола не сгорела При этом магнитола рассчитана на рабочее напряжение до 15 В 13,2В номинал. Ниже представлена схема которая отключает питание магнитолы при достижении напряжения 14,5…15В.

Схема состоит из тиристора … Подробнее АЦП-модуль ADS основан на одноименном чипе и содержит все необходимые для его работы внешние компоненты. Оснащен программируемым усилителем и цифровым компаратором. Выполняет преобразования со скоростью передачи данных от 8 до … Подробнее Электрические параметры: Uпит. Электронный аэроионизатор предназначен для ионизации воздуха в комнате или в рабочем помещении с целью увеличения концентрации отрицательных аэроионов. Устройство можно поставить на письменный стол, книжный шкаф на расстояние 1 метра от человека и включать 3…5 раз в сутки на 20…30 минут.

Если расстояние от человека более чем 2 метра устройство … Подробнее Микросхема имеет встроенную функцию MUTE и тепловую защиту. На рисунке показана схема простого усилителя для наушников с сверхнизким коэффициентом нелинейных искажений.

Выходная мощность усилителя мВт на нагрузке … Подробнее На рисунке показана схема простого, но достаточно качественного усилителя класса А, с максимальной выходной мощностью 7 Вт на нагрузке 8 … Подробнее Панель управления сайтом Регистрация Войти.

Новые комментарии Vijay Prabhu к записи Темброблок 5.

Расчёт блока питания с гасящим конденсатором + онлайн-калькулятор

Блог new. Технические обзоры. Опубликовано: , Эту страницу нашли, когда искали : какой конденсатор нужен на 5 вольт , время разрядки конденсатора в в стабилизаторе напряжения , масляные конденсаторы в блок питания , расчёт бп с последовательным кондесатором , импульсный блок питания c гасящим конденсатором на входе , как собрать делитель напряжения на конденсаторе мбго , как работает конденсатор в блоке питания в на 12в , как рассчитать емкость конденсатора для сети в , какой конденсатор поставить на зарядное устройство 12 вольт , конденсор на вход , среднеквадратичный ток выходного конденсатора , лента светодиодная 12в расчет конденсатора постоянного тока , какая емкость конденсатора добавить на китайский блок питания , рассчет ёмкости сглаживающего конденсатора для блока питания на вольт. Версия для печати. Плата-конструктор регулируемого блока питания, или правильный блок питания должен быть тяжелым часть 2. Я думаю что некоторые читатели еще помнят мой обзор конструктора для сборки линейного лабораторного

в свою очередь, делают блок питания с конденсаторным.

3. Определяем входное напряжение стабилизатора

При использовании подобных болоков питания необходимо принимать меры предосторожности из за отсутствия развязки с сетью в. Расчет конденсатора ведется по формуле :. Все права защищены. Для более чем заказчиков по всему миру мы делаем свыше онлайн заказов на прототипы и малые партии печатных плат каждый день! Anything in here will be replaced on browsers that support the canvas element. Подписаться на новости Введите свой email адрес:. Расчет гасящего конденсатора При использовании подобных болоков питания необходимо принимать меры предосторожности из за отсутствия развязки с сетью в. Дизайн :. Усилители мощности. Блоки питания.

13. Сетевой источник питания с гасящим конденсатором.

Необходимость подключить светодиод к сети — частая ситуация. Это и индикатор включения приборов, и выключатель с подсветкой, и даже диодная лампа. При необходимости подключить диод, с номинальным током мА, потребуется очень мощный резистор, размеры которого будут значительно больше самого диода. Вот так бы выглядела схема подключения настольной светодиодной лампы. А мощные десяти ваттные резисторы при низкой температуре в помещении можно было бы использовать в качестве дополнительного источника отопления.

Итак, процессы в этой схеме будут достаточно нелинейны, поэтому при рассчётах придётся делать различные упрощения и допущения.

Как рассчитать бестрансформаторный блок питания

Здравствуйте дорогие читатели. Хочу предложить вашему вниманию зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов. Схема управления тиристором заимствована от ранее выпускаемого промышленного зарядного для автомобилей. Схема простая и при отсутствии ошибок монтажа, начинает работать сразу. Важной особенностью конструкции любого сварочного аппарата является возможность регулировки рабочего тока.

Расчет гасящего конденсатора

Что то часто меня стали спрашивать как подключить микроконтроллер или какую низковольтную схему напрямую в не используя трансформатор. Желание вполне очевидное — трансформатор, пусть даже и импульсный, весьма громоздок. И запихать его, например, в схему управления люстрой размещенной прям в выключателе не получится при всем желании. Разве что нишу в стене выдолбить, но это же не наш метод! Правда конденсаторные блоки питания не имеют развязки от сети, поэтому если вдруг в нем что нибудь перегорит, или пойдет не так, то он запросто может долбануть тебя током, или сжечь твою квартиру, ну а комп угробить это вообще за милое дело, в общем технику безопасности тут надо чтить как никогда — она расписана в конце статьи. В общем, если я тебя не убедил что бестрансформаторные блоки питания это зло — то сам себе злой Буратино, я тут не причем.

Расчет сетевого источника питания с гасящим конденсатором. Как рассчитать емкость гасящего конденсатора простого блока питания . между обмотками из лавсановой пленки толщиной 0,1 мм или конденсаторной бумаги.

Некоторые радиолюбители при конструировании сетевых блоков питания вместо понижающих трансформаторов применяют конденсаторы в качестве балластных, гасящих излишек напряжения рис. Неполярный конденсатор, включенный в цепь переменного тока, ведет себя как сопротивление, но, в отличие от резистора, не рассеивает поглощаемую мощность в виде тепла, что позволяет сконструировать компактный блок питания, легкий и дешевый. Емкостное сопротивление конденсатора при частоте f описывается выражением:. Величина емкости балластного конденсатора Cб определяется с достаточной точностью по формуле:.

Итак, давайте разберем последовательность расчета бестрансформаторного источника питания, рассмотренного в предыдущей статье. Описанная метода не претендует на истину в последней инстанции и может отличаться от других источников. Дополнительную информацию по такой схеме можно почерпнуть на зарубежных ресурсах, погуглив в сети запрос «capacitor power supply». Первое от чего мы должны отталкиваться при расчете бестрансформаторного источника питания — это ток нагрузки.

Пользователей: 2, Светодиодный светильник Светодиодный светильник Тема светодиодного освещения является, пожалуй, одной из самых популярных среди радиолюбителей. В большинстве случаев на просторах интернета среди самодельных светодиодных источников, мне приходилось встречать лампы, выполненные из отдельных светодиодов и установленные в корпус неисправной энергосберегающей лампы вместе с блоком питания.

Начало Карта сайта Обратная связь Поиск по сайту:. Оглавление статьи. Расчет емкостного сопротивления Расчет сопротивления нагрузки Расчет допустимого тока через стабилитрон Если нет мощного стабилитрона Расчет однополупериодного блока Расчет напряжения на гасящем конденсаторе Фильтрующий конденсатор И это еще не все Какие взять диоды. Универсальный блок питания Блок питания из кадрового трансформатора телевизора Автоматический сигнализатор для блока питания электроники Вторая жизнь гальванических элементов питания Источник питания радиоаппаратуры от электросети автомобиля Источник питания низковольтной аппаратуры от сети В Бестрансформаторный низковольтный стабилизатор напряжения Блоки своими руками для кладки стен Какие бывают конструкции ветроэлектроустановок Фундамент из самодельных блоков Вибрационная установка для изготовления стеновых блоков Ванная комната из пенобетонных блоков Замок зажигания со встроенной системой блокировки рулевого колеса Электробритва с питанием от карманного фонарика. Как рассчитать бестрансформаторный блок питания Дата: Май года. Питать низковольтную электро- и радиоаппаратуру выгоднее и проще от сети.

Во многих из описанных выше устройств использовались бестрансформаторные источники питания с гасящим конденсатором. Они удобны своей простотой, малыми габаритами и массой, но не всегда применимы из-за гальванической связи выходной цепи с сетью В. О том, как правильно рассчитать такой источник, рассказывается в данном разделе. В бестрансформаторном источнике питания к сети переменного напряжения подключены последовательно соединенные конденсатор и нагрузка.

Основные расчеты конденсаторов — инженерное мышление

Конденсаторы используются во многих цепях для различных целей, поэтому мы изучим некоторые основные расчеты конденсаторов для цепей постоянного тока.

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube

Конденсаторы в цепях постоянного тока

Конденсаторы обычно выглядят так. У нас есть конденсатор электролитического и керамического типа. Электролитик поляризован, что означает, что одна сторона должна быть подключена к плюсу, а другая к минусу источника питания. Керамический тип, как правило, может быть подключен любым способом. На стороне электролитического конденсатора мы находим пунктирную линию, указывающую на отрицательную сторону, длинный вывод также указывает на положительную сторону нового конденсатора. Но они обычно обрезаются во время установки, поэтому не полагайтесь только на это. Эти два конденсатора представлены такими символами, обратите внимание, что поляризованный конденсатор имеет небольшой символ плюса, указывающий на положительную сторону.

При подключении к источнику постоянного тока напряжение батареи будет выталкивать электроны в конденсатор, поэтому конденсатор заряжается до того же напряжения, что и батарея. Конденсаторы заряжаются почти мгновенно при прямом подключении к батарее, но мы почти всегда используем резистор, это задержит время зарядки, и позже в этой статье мы увидим, как это рассчитать.

Внутри конденсатора с одной стороны скопилось много электронов, они не могут двигаться из-за изолирующего материала между двумя сторонами. Поскольку электроны заряжены отрицательно, у нас есть накопление заряда на одной стороне по сравнению с другой, поэтому у нас есть разница в напряжении между двумя выводами.

Эти электроны удерживаются на месте, и конденсатор может удерживать этот заряд в течение длительного периода времени. Когда указан путь, они будут разряжаться, пока не опустеют. Электроны не проходят через конденсатор; они просто накапливаются внутри, а затем высвобождаются.

Количество заряда, накопленного в конденсаторе, рассчитывается по формуле Заряд = емкость (в фарадах), умноженная на напряжение. Итак, для этого конденсатора 12 В 100 мкФ микрофарад мы конвертируем микрофарады в фарады (100/1 000 000 = 0,0001 Ф). Затем умножаем это на 12 В, чтобы увидеть, что он хранит заряд 0,0012 кулонов. 92
= 0,5 x 0,0001F x 144
= 0,0072 Дж

Мы знаем, что конденсатор будет заряжаться до напряжения батареи. Итак, если мы подключим конденсатор таким образом, каково будет напряжение на конденсаторе? Будет 1,5В. Если мы вот так подключим конденсатор, каково будет его напряжение? Тоже будет 1,5В. Это два разных способа соединения конденсаторов в цепях, последовательное или параллельное. Это приведет к тому, что конденсаторы будут работать по-разному.

Параллельные конденсаторы

Если мы поставили конденсатор параллельно с лампой, то при извлечении батарейки конденсатор начнет питать лампу, она медленно тускнеет по мере разрядки конденсатора. Если бы мы использовали два конденсатора, мы могли бы питать лампу дольше.

Допустим, конденсатор 1 = 10 мкФ, а конденсатор 2 = 220 мкФ. Как рассчитать общую емкость? Это очень просто, ответ 230 мкФ. Конденсаторы соединены параллельно. Итак, 10 мкФ + 220 мкФ = 230 мкФ. Мы можем продолжать добавлять больше, например, конденсатор на 100 мкФ, и общее количество будет просто суммой всех конденсаторов. Размещая их параллельно, мы, по сути, объединяем их, чтобы сформировать больший конденсатор. Это очень полезно, потому что, если, например, нам нужен большой конденсатор на 2000 мкФ, но у нас его нет, мы можем просто использовать конденсаторы меньшего размера, такие как 2x 1000 мкФ или 4x 500 мкФ и т. д. Он также часто используется для фильтрации шума и обеспечения большей емкости. ток в цепях с высоким потреблением.

Общий заряд, хранящийся в параллельных конденсаторах, равен: заряд = общая емкость, умноженная на напряжение. Итак, у нас есть батарея на 9 В и два конденсатора общей емкостью 230 мкФ. Поскольку это параллельно, этот провод 9 В, а этот 0 В, поэтому оба конденсатора заряжены до 9 В. Следовательно, 0,00023 Ф, умноженное на 9 В = 0,00207 кулона. И с тремя конденсаторами мы имеем 330 мкФ (0,00033 Ф), умноженные на 9 В = 0,00297 кулонов.

Мы также можем рассчитать заряд каждого конденсатора в отдельности. Мы просто используем одну и ту же формулу для каждого конденсатора, вы можете увидеть ответы на экране.
Конденсатор 1 = 0,00001 F x 9V = 0,00009 кулоны
Конденсатор 2 = 0,00022 F x 9V = 0,00198 кулоны
3 = 0,0001 F x 9V = 0,0009 Coulombs
. Если мы поместим конденсатор последовательно с лампой, когда мы нажмем переключатель, она загорится, но затем станет тусклее, когда конденсатор достигнет уровня напряжения батареи, и как только он достигнет этого, лампа погаснет. Помните, что электроны не могут проходить через конденсатор из-за изолирующего материала внутри. Электроны просто накапливаются внутри одной пластины и по мере их накопления отбрасывают такое же количество с противоположной пластины. Таким образом, ток может течь только тогда, когда конденсатор заряжается или разряжается. В настоящее время, когда батарея удалена, конденсатор не может разрядиться, поэтому он будет удерживать напряжение на том же уровне. Неважно, подключаем мы аккумулятор или отключаем, лампа не включится. Однако, если мы обеспечим другой путь, то при нажатии переключателя конденсатор теперь может разряжаться, так что электроны могут течь через лампу и освещать ее. Он станет тусклее по мере разрядки конденсатора.

Что, если бы у нас было 2 конденсатора, соединенных последовательно, опять же, конденсатор 1 имеет емкость 10 мкФ, а конденсатор 2 — 220 мкФ. Как найти полную емкость? Для этого мы используем эту формулу, она может показаться сложной, но на самом деле она очень проста. Все, что нам нужно сделать, это ввести значения наших конденсаторов 10 и 220 мкФ. Мы можем ввести это как это на наших калькуляторах или в Excel. Но при ручном вычислении мы делаем 1, деленное на 10, что равно 0,1, и 1, деленное на 220, что равно 0,00454. Мы складываем их вместе, чтобы получить 0,10454, а затем 1, деленное на это, дает в общей сложности 9.0,56 мкФ. Обратите внимание, что общая емкость теперь меньше конденсатора с наименьшим значением.

Если мы добавили в схему третий конденсатор на 100 мкФ, то получим общую емкость 8,73 мкФ. Значит, уменьшилось еще больше. Это потому, что, объединяя их последовательно, мы существенно увеличиваем толщину изоляционного материала, поэтому притяжение отрицательно заряженных электронов к положительно заряженным отверстиям на противоположной пластине становится слабее.

Общий заряд последовательных конденсаторов находится по формуле: заряд = емкость (в фарадах), умноженная на напряжение. Итак, если мы использовали 9V батареи, мы переводим микрофарады в фарады и видим, что общий заряд равен 0,00008604 кулонов
(0,00000956F x 9V = 0,00008604 кулонов)

Кулоны)

Заряд, удерживаемый каждым конденсатором в отдельности, очень легко рассчитать в последовательных цепях. Это то же самое, что общее количество. Каждый конденсатор содержит одинаковое количество электронов при последовательном соединении. Это потому, что когда мы заряжали конденсаторы, ток был одинаковым во всех частях цепи. То же самое количество электронов, которые были вытолкнуты в одну пластину, были вытеснены из противоположной пластины, поэтому каждый последовательный конденсатор может быть заряжен только до одного и того же уровня. Таким образом, наименьший конденсатор будет ограничивающим фактором.

Однако, поскольку каждый конденсатор может иметь разную емкость, напряжение каждого конденсатора будет разным. Напряжение каждого конденсатора находим по формуле напряжение = заряд (в кулонах) деленное на емкость (в фарадах).

Итак, для этой схемы мы видим, что конденсатор 1 на 7,8 В, конденсатор 2 на 0,35 В и конденсатор 3 на 0,78 В. Они объединяются в общее напряжение батареи, которое составляет 9 В.

Конденсатор 1: 0,00007857 C / 0,00001 F = 7,857 В
Конденсатор 2: 0,00007857 C / 0,00022 F = 0,357 В
Конденсатор 3: 0,00007857 C / 0,0001 F = 0,786 В
Общее напряжение = 7,857 В + 0,357 В + 0,786 В = 9 В переключатель все последовательно. Конденсатор полностью разряжен, и мы считываем 0 В на двух выводах.

Когда мы замыкаем переключатель, конденсатор заряжается. Напряжение будет увеличиваться до тех пор, пока не сравняется с напряжением батареи. Рост напряжения не мгновенный, он имеет экспоненциальную кривую. Сначала напряжение быстро увеличивается, а затем замедляется, пока не достигнет того же уровня напряжения, что и батарея.

Мы разделили эту кривую на 6 сегментов, но нас интересуют только первые 5, потому что на 5 маркере мы в основном находимся на полном напряжении, поэтому мы можем игнорировать все, что дальше этого. Каждый сегмент представляет нечто, называемое постоянной времени. Следовательно, поскольку у нас есть 5 сегментов, у нас есть 5 постоянных времени, поэтому потребуется 5 постоянных времени, чтобы зарядить конденсатор от 0 до чуть менее 100%. Все, что нам нужно сделать, это вычислить длину одной постоянной времени, а затем умножить ее на 5.

Чтобы вычислить одну постоянную времени, мы используем эту формулу.

Постоянная времени (в секундах) = сопротивление (в Омах), умноженное на емкость (в Фарадах). Итак, мы конвертируем значение нашего резистора в омы, а значение конденсатора в фарады и видим, что 10 000 Ом, умноженные на 0,0001 фарад, равняются 1. Итак, в этом примере постоянная времени равна 1 секунде. Следовательно, 5 из них — это 5 секунд. Это означает, что для полной зарядки этого конденсатора до 9 В требуется 5 секунд.

Если бы сопротивление резистора составляло всего 1000 Ом, постоянная времени была бы равна 0,1 секунды, поэтому для достижения

потребовалось бы 0,5 секунды.

V. Если бы конденсатор был 1000 микрофарад, это заняло бы всего 50 секунд. Таким образом, с увеличением размера конденсатора время, затрачиваемое на это, увеличивается. Если значение резистора увеличивается, время, необходимое для этого, также увеличивается.

Возвращаемся к нашей исходной схеме. Таким образом, мы можем рассчитать уровень напряжения для каждой постоянной времени. В точке 1 напряжение всегда равно 63,2 %, в точке 2 — 86,5 %, в точке 3 — 95 %, в точке 4 — 98,2 % и в точке 5 — 99,3 %.

Итак, в этом примере через 1 секунду напряжение на конденсаторе составляет 5,68 В, через 2 секунды — 7,78 В, через 3 секунды — 8,55 В, через 4 секунды — 8,83 В и через 5 секунд — 8,9 В.4V

Если вам нужен более точный ответ, мы можем рассчитать каждую точку следующим образом.

Точка 1 = 9В-0В)x0,632 = 5,6880В
Точка 2 = ((9В – 5,688В)x0,632)+5,68В = 7,7812В
Точка 3 = ((9В-7,7812В)x0,632 )+7,7812В = 8,5515В
Точка 4 = ((9В-8,55В)x0,632)+8,5515В = 8,8349В
Точка 5 = ((9В-8,8349В)x0,632)+8,8349В = 8,9393В

Помните, что при последовательном соединении ток в цепи уменьшается, а напряжение на конденсаторе увеличивается. При полном напряжении ток в цепи не течет. Если бы резистор был лампой, он мгновенно достиг бы полной яркости, когда переключатель был замкнут, но затем стал бы тусклее, когда конденсатор достиг полного напряжения.

Время разрядки конденсатора

Когда мы обеспечиваем путь для разрядки конденсатора, электроны покидают конденсатор, и напряжение на конденсаторе уменьшается. Он не разряжается мгновенно, а следует экспоненциальной кривой. Мы разделяем эту кривую на 6 сегментов, но нас интересуют только первые 5. В точке 1 напряжение всегда равно 36,8%, в точке 2 будет 13,5%, в точке 3 будет 5%, в точке 4 будет 1,8% и в точке 5 будет 0,7%.

Например, если бы у нас была батарея на 9 В, лампа с сопротивлением 500 Ом и конденсатор на 2000 мкФ, наша постоянная времени была бы 500 Ом, умноженная на 0,002 фарад, что составляет 1 секунду.
Итак, в тот самый момент, когда батарея отключена, конденсатор будет на 9 В, и, поскольку он питает цепь, лампа также будет. Через 1 постоянную времени, в данном случае 1 секунду, напряжение составит 36,8%, что составляет 3,312 В, через 2 секунды — 1,215 В, через 3 секунды — 0,45 В, через 4 секунды — 0,162 В и через 5 секунд — 0,063 В. Таким образом, лампа будет гореть чуть менее 3 секунд. Явно становится тусклее.

---

Как найти номиналы конденсаторов, необходимых для цепи питания

спросил 8 лет, 8 месяцев назад

Изменено 3 года, 10 месяцев назад

Просмотрено 7к раз

\$\начало группы\$

В приведенной ниже схеме используются конденсаторы с несколькими номиналами (например, почему выбраны конденсаторы на 1000 мкФ и 100 мкФ). Не могли бы вы сообщить мне, как определить требуемые значения конденсаторов и причину параллельного подключения электролитического конденсатора и обычного конденсатора.

• блок питания

\$\конечная группа\$

4

\$\начало группы\$

Когда мостовой выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный, он делает это, обеспечивая направление наиболее положительного напряжения от трансформатора (через диоды) к положительному источнику постоянного тока в цепи. Это заряжает конденсатор емкостью 1000 мкФ примерно до положительного пика переменного напряжения.

Что происходит дальше, так это то, что напряжение переменного тока начинает падать с пика, и конденсатор 1000 мкФ остается заряженным. Только когда появится следующий пик переменного тока (на этот раз на другом проводе переменного тока от трансформатора), конденсатор перезаряжается.

Конденсатор заряжается в течение нескольких миллисекунд и немного разряжается регуляторами и током нагрузки. Вот почему эти конденсаторы такие большие — они должны обеспечивать почти постоянное напряжение между импульсами перезарядки, подаваемыми через мостовой выпрямитель. Вот хорошая статья, в которой объясняется, как рассчитать конденсатор.

Конденсаторы емкостью 1000 мкФ используются в качестве объемных накопителей энергии, и они должны быть большими из-за рабочего цикла заряда и разряда. Но большой конденсатор, такой как 1000 мкФ, будет иметь значительное внутреннее сопротивление (возможно, 1 Ом) и индуктивность (возможно, несколько десятков или сотен наногенри). R и L не делают этот конденсатор очень хорошим для линейного регулятора напряжения, поэтому конденсатор гораздо меньшего размера (например, 100 нФ) применяется параллельно — 100 нФ может иметь последовательное сопротивление в десятки миллиомов и индуктивность в десятки микрогенри при больше всего — вместе 1000 мкФ и 100 нФ составляют хорошую универсальную комбинацию.