电容篇-电容器件容量参数计算理解

2023-12-30 15:38

本文主要是介绍电容篇-电容器件容量参数计算理解,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

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接着上文电容篇-电容器件工作原理及参数分析理解👈增加电容的容量计算内容

2.4电容的计算(摘抄自张飞电子电容讲解内容,配合张飞电子视频讲解最佳)

我们对电容的计算,目的是要知道,我们在电路中需要一个多大的电容,为什么需要这个电容?它的电压要多高?它的容量要多大?这是我们接下来需要学习的。

上文提到水进入水缸是有纹波的,排出时是比较平滑的。

在这边我们假设如果每分钟输入的水量为1L,且每分钟排出的水量也为1L,那么在这个水缸里原有的水量是保持不变的,这个水缸就稳定在一个状态下。

我们还可以假设,仍然认为每分钟输入的水量为1L,但是,排出的水量不再为1L了,有的时候提水的人少了,可能为0.5L,有的时候提水的人多了,可能为2L。

这时候就会出现这种情况,一会儿,提水的人多了,一会儿提水的人少了,也即,一会需要2L,一会需要0.5L。

当用2L的时候,我们知道输入为1L,取得时候为2L,因此如果没有这个水缸,后面的人能够一下取出2L水吗?我们说取不到的。但是如果有这个水缸,并且水缸里面原来就储存有水,当输入1L,取出为2L时,这是可以的,只不过这个水缸里面的水位会下降一点,如果接下来后面的人只需0.5L,那么这个水缸的水位就会上升。

因此我们说水缸输入的水和输出的水就能够达到一个比较理想状态下的平衡,且对输出的用水量没有更多的限制。如果没有水缸,当输入1L时,后面的人也只能使用使用1L,不能多用,也不能少用。有了这个水缸,就没有这方面的限制了。

相较于电容,它的工作原理和水缸的原理是一样的,当有多余的电荷流入电容,就储存在电容里,如果后面需要更大的电压,它就往外放。

同时也会出现下面这种情况,如果电容没有输入,且后面电路需要很大的电容容量,为了给外电路供电,电容的电压会不断往下降,这时,问题来了,可以无限次的往下降么?

我们说是不可以的,因为到最后,电容里的电压就会降没了,降为0.因此电容在对外放电的时候是有严格限制的。这个严格限制就是电容里面的电荷量Q不能够放完。

如果我们假设,每次电容在电荷量刚好要放完的时候对电容进行一个补充,补充到满值。假设无限循环下去,那么这个电容的电压就表现为下图所示波形,其中5V是我们假设满值时的电压,电容上的这个电压呈脉冲式的。
在这里插入图片描述
当然,后面电路负载得到的电压也是0-5V来回波动的,电流也是不断变化的,而我们往往希望负载上的电流是不变的,这时候我们该怎么处理呢?

如果我们吧电容增加到原先的已被呢?输出还是同样的负载,这时候电容里的电压是怎么变化的呢?由于我们同样还是给电容里面补充到5V的电压,当电容增大一倍,电容里面的电荷数即电容容量也增大一倍。因为负载不变,它需要的电流也是不变的,因此,在同样的放电事件里面,电容电压可能只降到一半,也即2.5V。

我们就能够得出这个电容电压的波形,如下图所示,这个电容纹波在2.5V-5V之间进行跳动,它的纹波就相对上图所示的更小。
在这里插入图片描述
如果我们把电容继续放大,放大到原先的10倍,100倍等,这时候,电压的波形又是怎么样的呢?通过下面两张图,我们发现,当电容越大,纹波就越小,几乎稳定在5V左右,这就是我们希望看到的现象。也就是说,电容在滤除纹波的过程中,电容越大,它的效果就越好,输出的电压更平滑。
在这里插入图片描述
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但是,是不是电容就可以无限的大呢?是不是所有的电路中都选最大的电容呢?

这是不可以的,因为电容越大,它的价格越贵。如果在很小的负载中,也使用很大的电容,这就会造成设计的浪费。因此从设计的角度来讲的话,它是不合理的,它会造成成本的急剧上升,最终导致设计出来的产品无法卖出,因此需要对电容进行合理的设计。

这里需要引入电容的计算公式:
在这里插入图片描述
Iout是放电电流,ΔV是纹波,f为频率。

这篇关于电容篇-电容器件容量参数计算理解的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



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