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  • 电容充电电路工作原理及计算介绍
    • 发布时间:2022-11-22 16:59:26
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    电容充电电路工作原理及计算介绍
    与纯电阻电路不同,具有电容的电路中的电压不会立即进入稳定状态。当我们把电压源施加到下图RC 电路中,然后当 S1闭合时,电容C两端的电压将从零以指数方式上升到最终值。
    在这种情况下,电路中的电流也呈指数衰减,直到电容器充满电时,其两端电压达到电源电压。电容上的电压和电流发生变化的情况被称为瞬态条件。电容在上电启动期间发生的瞬态变化是由于充电造成的。
    电容 充电 电路
    理论分析
    电容在上电时导致的瞬态峰值电流非常高,这可能会损坏电路中的其他器件。当开关S1闭合时,瞬态电流与电容和电压变化率的乘积成正比:
    电容 充电 电路
    从公式可以看出,一旦电容两端施加的电压不再变化,电流i为零。所以一旦达到稳定阶段,电路中的电流由电阻R的阻值和电路的负载决定。
    当S1闭合而S2保持打开时,电容将开始充电。在这种情况下,电阻和电容中的电流之和始终为零。这是由于两个电流之间存在180度的相位差。
    电容 充电 电路
    电容 充电 电路
    通过仿真软件,我们可以得到R和C上对应的各自电压的波形,绿色曲线是电容上的电压,而蓝色曲线是电阻上的电压的波形。电源电压设置为 10V,可以看出电容的电压一开始为零,然后以指数方式稳定到输入电压(此时电容器已充满电)。
    电容 充电 电路
    RC常数
    时间常数等于电阻R和电容C的乘积,代入一个时间常数可以得到充电电压值:
    电容 充电 电路
    所以这里就明白了为什么常说3-5RC时间段内电容电压就基本充满了,一般估算电容的充电时间用。
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