什么是電(diàn)容分(fēn)压器：工作及其应用(yòng)

2022-04-30

什么是電(diàn)容分(fēn)压器：工作及其应用(yòng)

通常在電(diàn)子产品中，分(fēn)压器或分(fēn)压器是无源線(xiàn)性電(diàn)路，用(yòng)于提供作為(wèi)其输入電(diàn)压一部分(fēn)的输出電(diàn)压。这里，分(fēn)压是在分(fēn)压器组件之间分(fēn)配输入電(diàn)压的结果。在分(fēn)压器電(diàn)路中，两个電(diàn)阻串联连接，输入電(diàn)压通过两个電(diàn)阻给出，输出取自两个電(diàn)阻之间的连接。根据应用(yòng)，有(yǒu)不同类型的分(fēn)压器電(diàn)路可(kě)用(yòng)，例如電(diàn)阻式、電(diàn)感式、低通 RC 滤波器和電(diàn)容式分(fēn)压器。本文(wén)简要介绍了其中一种分(fēn)压器，即電(diàn)容分(fēn)压器及其与应用(yòng)程序的合作。

什么是電(diàn)容分(fēn)压器？

電(diàn)容分(fēn)压器是一种以電(diàn)容為(wèi)分(fēn)压元件的分(fēn)压電(diàn)路。与電(diàn)阻器类似，電(diàn)容器也可(kě)用(yòng)于形成分(fēn)压器電(diàn)路，以便根据電(diàn)容器值将電(diàn)压分(fēn)成電(diàn)路的各个部分(fēn)。与使用(yòng)電(diàn)阻的分(fēn)压器電(diàn)路类似，電(diàn)容器串联起来形成带有(yǒu)電(diàn)压源的分(fēn)压器网络。

電(diàn)容分(fēn)压器

電(diàn)容分(fēn)压器如何工作？

与電(diàn)阻网络相比，電(diàn)容网络分(fēn)压器更复杂，因為(wèi)電(diàn)容器是電(diàn)抗器件。所以電(diàn)路中電(diàn)容提供的電(diàn)阻主要取决于输入信号的频率。電(diàn)容電(diàn)阻可(kě)以用(yòng) Xc 表示，以欧姆為(wèi)单位。電(diàn)容器响应与電(diàn)容器的電(diàn)容值成正比。

所以，XC ∝ 1/C

如果源電(diàn)流的频率较低，则電(diàn)容器的充電(diàn)时间会增加。同样，如果電(diàn)流源的频率很(hěn)高，那么電(diàn)容器的充電(diàn)时间就会减少。最后，我们确定频率“F”，容抗為(wèi)“Xc”，電(diàn)容值為(wèi)“C”，则方程為(wèi)；

XC ∝ 1/C

XC ∝ 1/f

容抗公式 Xc = 1/2πfc

在哪里，

“Xc”是欧姆 (Ω) 内的電(diàn)容器電(diàn)抗

“f”是以赫兹 (Hz) 為(wèi)单位的频率

“C”是電(diàn)容器的電(diàn)容，以法拉 (F) 為(wèi)单位

'π' 是数字常数 (3.1416)

電(diàn)容分(fēn)压器電(diàn)路

電(diàn)容分(fēn)压電(diàn)路如下图所示，用(yòng)于计算電(diàn)容的分(fēn)压规则。在下面的分(fēn)压器電(diàn)路中，两个電(diàn)容器与“Vs”等電(diàn)压源串联。之后，電(diàn)压源可(kě)以分(fēn)為(wèi)两个，一个電(diàn)源通过 C1 電(diàn)容器，另一个電(diàn)压通过 C2 電(diàn)容器。此外，電(diàn)路中的 VC1 表示整个 C1 電(diàn)容器的電(diàn)压，而 VC2 是整个 C2 電(diàn)容器的電(diàn)压。

電(diàn)容分(fēn)压器電(diàn)路

因此，组合電(diàn)容可(kě)以给出：

1/Ceq = 1/C1 + 1/C2

Ceq = C1C2/C1 + 1/C2

通过源提供的電(diàn)荷量 Q = Ceq Vs，基本上是

Q = (C1C2/C1 + 1/C2) VS

“C1”電(diàn)容器的電(diàn)压為(wèi) Vc1

VC1 = Q1/ C1

VC1 = (C1C2/C1 + C2) x Vs/C1

VC1 = Vs/(C1 + C2) x C2

“C2”電(diàn)容器的電(diàn)压為(wèi) Vc2

VC2 = Q2/C2

VC2 = (C1C2/C1 + C2) x Vs/C2

VC2 = Vs/(C1 + C2) x C1

因此，整个電(diàn)容器的单个電(diàn)压是相反電(diàn)容的一小(xiǎo)部分(fēn)，乘以整个電(diàn)容和電(diàn)压。

示例问题

電(diàn)容分(fēn)压器仅适用(yòng)于交流和直流，但交流和直流的公式几乎相同。因此，下面将解释交流和直流電(diàn)容分(fēn)压器電(diàn)路的示例问题。

電(diàn)容式交流分(fēn)压器電(diàn)路示例

示例電(diàn)容式交流分(fēn)压器電(diàn)路图如下所示。電(diàn)压源為(wèi)120V；频率為(wèi) 1500 赫兹。電(diàn)路中的两个電(diàn)容简单串联，其中第一个電(diàn)容值VC1 3uF 与電(diàn)容Xc 為(wèi)30ohms。第二个電(diàn)容值如 VC2 為(wèi) 1uF，電(diàn)容 Xc 為(wèi) 60ohms。

交流分(fēn)压器電(diàn)路

VC1 和 VC2 等電(diàn)容器的输出電(diàn)压降為(wèi)，

3uF電(diàn)容的電(diàn)抗為(wèi)；

XC1 = 1/2πfC1 => 1/(2*3.142*1500*3*10^-6) => 10^6/28278 => 35 欧姆

1uF電(diàn)容的電(diàn)抗為(wèi)；

XC2 => 1/2πfC2 => 1/(2*3.142*1500*1*10^-6) = 10^6/ 9426 => 106 欧姆

该電(diàn)路的完全容抗為(wèi)，XC= XC1+ XC2= 35Ω + 106Ω = 141Ω

電(diàn)路中的電(diàn)流為(wèi)，

I = V/XC = 120V/141Ω = 0.85mA

每个電(diàn)容器上的電(diàn)压降為(wèi)，

VC1 = I*XC1 = 0.85mA*35Ω = 29.75V

VC2 = I*XC2 = 0.85mA*106Ω = 90.01V

電(diàn)容式直流分(fēn)压器電(diàn)路示例

電(diàn)容式直流分(fēn)压器的電(diàn)路图如下所示。電(diàn)压源為(wèi) 9V，两个電(diàn)容串联，VC1 為(wèi) 3uF，VC2 為(wèi) 1uF。在这里，直流分(fēn)压器根据 V = Q/C 等公式分(fēn)离電(diàn)压。如果電(diàn)路的频率為(wèi) 12000Hz 或 12kHz，则评估 DC 的输出電(diàn)压

直流分(fēn)压電(diàn)路

3uF電(diàn)容的電(diàn)抗XC1 = 1/2πfC1 = 1/(2*3.142*12000*3*10^-6) = 10^6/226224 = 4.420Ω

1uF電(diàn)容電(diàn)抗XC2 = 1/2πfC2 = 1/(2*3.142*12000*1*10^-6) = 10^6/75408 = 13.26Ω

可(kě)以使用(yòng) XC= XC1+ XC2 = 4.420Ω + 13.26Ω = 17.68 Ohms 来计算電(diàn)路的完整容抗。

I = V/XC = 9V/17.68Ω = 0.50mA

每个電(diàn)容器上的電(diàn)压降為(wèi)，

VC1 = I*XC1 = 0.50mA*4.420Ω = 2.21V

VC2 = I*XC2 = 0.50mA*13.26Ω = 6.63V

注：CT = (C1*C2) /(C1+C2) 也可(kě)以使用(yòng)其他(tā)電(diàn)容分(fēn)压器公式，之后，XCT = 1/2πfCT。

的优点和缺点

電(diàn)容分(fēn)压器的优点包括以下几点。

便宜。

热量损失较少。

它们可(kě)以在交流電(diàn)或直流電(diàn)上工作。

安装成本低。

频率相关。

電(diàn)容分(fēn)压器具有(yǒu)带宽宽、响应速度快、稳定性好、分(fēn)压比大等优点，具有(yǒu)快速脉冲信号测量等优点。

電(diàn)容分(fēn)压器的缺点包括以下几点。

挺重的。

工作效率会因过热而降低。

一些分(fēn)压器仅适用(yòng)于交流電(diàn)。

应用(yòng)

電(diàn)容分(fēn)压器的应用(yòng)包括以下内容。

这种分(fēn)压器用(yòng)于降低電(diàn)压以测量高電(diàn)平電(diàn)压。

这些是快速上升的電(diàn)压和脉冲测量的理(lǐ)想选择。

在微控制器中，它用(yòng)于测量传感器的電(diàn)阻。

该分(fēn)压器可(kě)用(yòng)作连接各种工作電(diàn)压的逻辑電(diàn)平转换器電(diàn)路。

这些電(diàn)路用(yòng)于不同的電(diàn)子应用(yòng)，从 Colpitts 振荡器電(diàn)路到電(diàn)容式触摸屏。

这些分(fēn)压器广泛用(yòng)于電(diàn)子束加速器中，以评估 ns（纳秒(miǎo)）范围内的高压 o/p 信号。

简单的電(diàn)容分(fēn)压器用(yòng)于测量纳秒(miǎo)到微秒(miǎo)范围内的高压信号。

因此，这完全是关于電(diàn)容分(fēn)压器的概述，以及交流和直流電(diàn)路中的示例。该電(diàn)路使用(yòng)電(diàn)位差并将其分(fēn)离，同时保持電(diàn)压比。这是一个问题，什么是電(diàn)阻分(fēn)压器？