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  • 電容充電電路工作原理及計算介紹
    • 發布時間:2022-11-22 16:59:26
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    電容充電電路工作原理及計算介紹
    與純電阻電路不同,具有電容的電路中的電壓不會立即進入穩定狀態。當我們把電壓源施加到下圖RC 電路中,然后當 S1閉合時,電容C兩端的電壓將從零以指數方式上升到最終值。
    在這種情況下,電路中的電流也呈指數衰減,直到電容器充滿電時,其兩端電壓達到電源電壓。電容上的電壓和電流發生變化的情況被稱為瞬態條件。電容在上電啟動期間發生的瞬態變化是由于充電造成的。
    電容 充電 電路
    理論分析
    電容在上電時導致的瞬態峰值電流非常高,這可能會損壞電路中的其他器件。當開關S1閉合時,瞬態電流與電容和電壓變化率的乘積成正比:
    電容 充電 電路
    從公式可以看出,一旦電容兩端施加的電壓不再變化,電流i為零。所以一旦達到穩定階段,電路中的電流由電阻R的阻值和電路的負載決定。
    當S1閉合而S2保持打開時,電容將開始充電。在這種情況下,電阻和電容中的電流之和始終為零。這是由于兩個電流之間存在180度的相位差。
    電容 充電 電路
    電容 充電 電路
    通過仿真軟件,我們可以得到R和C上對應的各自電壓的波形,綠色曲線是電容上的電壓,而藍色曲線是電阻上的電壓的波形。電源電壓設置為 10V,可以看出電容的電壓一開始為零,然后以指數方式穩定到輸入電壓(此時電容器已充滿電)。
    電容 充電 電路
    RC常數
    時間常數等于電阻R和電容C的乘積,代入一個時間常數可以得到充電電壓值:
    電容 充電 電路
    所以這里就明白了為什么常說3-5RC時間段內電容電壓就基本充滿了,一般估算電容的充電時間用。
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