电容器储存电量的特性
发布时间:2011/9/27 15:32:36 访问次数:6219
1.简单的电路 ADG451BRZ
如图2-23 (a)所示是一个录音机的电源电路,XP为电源插头;S是电源开关;T是电源变压器;VD是整流二极管;C是电解电容器,也就是电路工作时储存电量的电容器。
插头XP插入220V交流(用AC表示)电源,再连通开关S,220V交流电压便加到变压器的①、②两端,经变压器变成为6V低压交流电,从③、④两端输出。6V交流电压再由二极管进行半波整流,就可源源不断地给电容器充电,取得直流电压。其目的是给需要用电的录音机电路提供直流电源。
通常,在不讨论负载的电路时,允许不画出录音机电路,只用一个方框图代表,如图2-23 (a)所示。
2.电容器储电的过程
变压器③、④端输出6V交流电压的波形如图2-23 (b)所示w,称为正弦波电压。经过二极管整流后,从右端送出的电压就变成为图2-23 (c)所示的波形。这种电压波形,既不是图2-23 (b)所示的正弦交流电压,也不是图2-23 (d)所示的直流电压,而是连续不断、时高时低、时有时无的电压,称为脉动电压。脉动电压只对应坐标纵轴正方向,波形越向正方向发展,表示电压越高。这表明二极管送出的电压只有正值没有负值,这正是给电容器充电所希望达到的。
脉动电压如果直接加到负载电路上,将导玫电路不能正常工作或损坏元件,因为负载电路中含有必须使用直流电源的电子元件,所以就得将脉动电压变成直流电压。利用电容器的储电特性就能将脉动电压变为直流电压。电容器的储电原理如下。
(1)无负载的充电状况。电容器充电过程较复杂,这里仅简要说明一下。开关S未连通之前,二极管右端无脉动电压输出。此时,电容器的两端没有外加充电电压,两极板上就未充入电荷,两极间的电压为0。
开关S连通后,二极管右端便输出脉动正电压加到电容器两端,开始对电容器充电。下面以图2-23 (c)中一个脉动波为例来讲解充电的过程。为了清楚地说明问题,先将这个脉动波放大如图2-23 (e)所示,并在电压波形上标出A、B、C、D、E五个波形点。
脉动电压从A点逐渐向B点升高时,电容器正极板上的正电荷逐渐增多,负极板上的负电荷同时增多。两极板间的电压逐渐增大,这是在给电容器充电,也是电容器在储电。
当脉动电压达到B点的3V时,电容器上充得的电压也升高到3V。
当脉动电压从B点继续向C点升高时,将继续向电容器充电,正极板上正电荷将继续增多,负极板上负电荷也同时增多,两极板间的电场进一步增强,电压就升高而超过3V。
当脉动电压升高达到波形C点的6V<最大值)时,电容器两极板间充得的电压也达到6V(最高值)。
当脉动电压从最高的C点向D点变低时,外加电压就低于电容器上已充得的6V电压,所以不再向电容器充电。当脉动电压从D点向E点继续变低时,外加电压更低,电容器上保持己充得的6V电压并不降低。
电容器上充得的6V电压若用示波器观察其波形,就是如图2-23(d)所示的直线,属于直流电压,这种直流电压才能供负载电路实用。这也是电容器储电的原理。
(2)有负载的充电状况。实际中,脉动电压在给电容器充电的同时,也在给负载供电。在脉动电压由波形A点向C点变化、电容器两端电压由OV向6V变高时,加给负载的电压也是由OV向6V增高。
脉动电压在由波形C点向E点变低时,外加电压不但不向电容器充电,而且向负载电路提供的电压也降低。这时负载电路的工作就靠电容器上储存的电量来维持,使电容器极板上的电荷逐渐减少,这一过程称为电容器放电。随着电容器放电的进行,其两端电压不断降低。当放电使电压降低到一定值时,第二个脉动电压又到来,从而补充电能。一方面向负载供给电能,另一方面又给降低了电压的电容器再充电,从而使负载电路能够连续工作,也使电容器始终储存一定的电量。
电容器的储电特性,与充电电压、负载大小有关’,与电容器的电容有关。一般来讲,电容器的储电量随充电电压升高而增大。但充电电压不能超过电容器的耐压,否则有击穿与爆破的危险。图2-23 (a)中最高充电压是6V,而电容器的耐压为12V,能够承受。
根据电容与电量的关系Q=UC可知,在充电电压U相同时,屯容C越小则电容器储存的电量Q就越少,不能长久地为负载电路提供直流电源。相反,电容C越大则电容器储存的电量Q就越多,就能为负载电路提供更稳定的直流电源。因此,图2-23中的电解电容器C实际选用了lOOOμF的大电容,可以储存较多的电量,保证负载电路能够稳定可靠地工作。
在充电电压和电容确定后,电容器储电多少就由负载来决定,负载较大(等效电阻较小)时,消耗电量就多,电容器上的电量损耗就大,剩存电量就少;’负载较小(等效电阻较大)时,消耗电量少,电容器中剩存电量就多。这表明电容器储存电量多少与负载大小有关。
电容器的储电特性多在电源电路中应用,其储电作用通常称为滤波,实质是充电、放电将脉动电压变成为直流电压。电容器的储电特性为设计电路、选用电容器提供了重要的原理依据。
1.简单的电路 ADG451BRZ
如图2-23 (a)所示是一个录音机的电源电路,XP为电源插头;S是电源开关;T是电源变压器;VD是整流二极管;C是电解电容器,也就是电路工作时储存电量的电容器。
插头XP插入220V交流(用AC表示)电源,再连通开关S,220V交流电压便加到变压器的①、②两端,经变压器变成为6V低压交流电,从③、④两端输出。6V交流电压再由二极管进行半波整流,就可源源不断地给电容器充电,取得直流电压。其目的是给需要用电的录音机电路提供直流电源。
通常,在不讨论负载的电路时,允许不画出录音机电路,只用一个方框图代表,如图2-23 (a)所示。
2.电容器储电的过程
变压器③、④端输出6V交流电压的波形如图2-23 (b)所示w,称为正弦波电压。经过二极管整流后,从右端送出的电压就变成为图2-23 (c)所示的波形。这种电压波形,既不是图2-23 (b)所示的正弦交流电压,也不是图2-23 (d)所示的直流电压,而是连续不断、时高时低、时有时无的电压,称为脉动电压。脉动电压只对应坐标纵轴正方向,波形越向正方向发展,表示电压越高。这表明二极管送出的电压只有正值没有负值,这正是给电容器充电所希望达到的。
脉动电压如果直接加到负载电路上,将导玫电路不能正常工作或损坏元件,因为负载电路中含有必须使用直流电源的电子元件,所以就得将脉动电压变成直流电压。利用电容器的储电特性就能将脉动电压变为直流电压。电容器的储电原理如下。
(1)无负载的充电状况。电容器充电过程较复杂,这里仅简要说明一下。开关S未连通之前,二极管右端无脉动电压输出。此时,电容器的两端没有外加充电电压,两极板上就未充入电荷,两极间的电压为0。
开关S连通后,二极管右端便输出脉动正电压加到电容器两端,开始对电容器充电。下面以图2-23 (c)中一个脉动波为例来讲解充电的过程。为了清楚地说明问题,先将这个脉动波放大如图2-23 (e)所示,并在电压波形上标出A、B、C、D、E五个波形点。
脉动电压从A点逐渐向B点升高时,电容器正极板上的正电荷逐渐增多,负极板上的负电荷同时增多。两极板间的电压逐渐增大,这是在给电容器充电,也是电容器在储电。
当脉动电压达到B点的3V时,电容器上充得的电压也升高到3V。
当脉动电压从B点继续向C点升高时,将继续向电容器充电,正极板上正电荷将继续增多,负极板上负电荷也同时增多,两极板间的电场进一步增强,电压就升高而超过3V。
当脉动电压升高达到波形C点的6V<最大值)时,电容器两极板间充得的电压也达到6V(最高值)。
当脉动电压从最高的C点向D点变低时,外加电压就低于电容器上已充得的6V电压,所以不再向电容器充电。当脉动电压从D点向E点继续变低时,外加电压更低,电容器上保持己充得的6V电压并不降低。
电容器上充得的6V电压若用示波器观察其波形,就是如图2-23(d)所示的直线,属于直流电压,这种直流电压才能供负载电路实用。这也是电容器储电的原理。
(2)有负载的充电状况。实际中,脉动电压在给电容器充电的同时,也在给负载供电。在脉动电压由波形A点向C点变化、电容器两端电压由OV向6V变高时,加给负载的电压也是由OV向6V增高。
脉动电压在由波形C点向E点变低时,外加电压不但不向电容器充电,而且向负载电路提供的电压也降低。这时负载电路的工作就靠电容器上储存的电量来维持,使电容器极板上的电荷逐渐减少,这一过程称为电容器放电。随着电容器放电的进行,其两端电压不断降低。当放电使电压降低到一定值时,第二个脉动电压又到来,从而补充电能。一方面向负载供给电能,另一方面又给降低了电压的电容器再充电,从而使负载电路能够连续工作,也使电容器始终储存一定的电量。
电容器的储电特性,与充电电压、负载大小有关’,与电容器的电容有关。一般来讲,电容器的储电量随充电电压升高而增大。但充电电压不能超过电容器的耐压,否则有击穿与爆破的危险。图2-23 (a)中最高充电压是6V,而电容器的耐压为12V,能够承受。
根据电容与电量的关系Q=UC可知,在充电电压U相同时,屯容C越小则电容器储存的电量Q就越少,不能长久地为负载电路提供直流电源。相反,电容C越大则电容器储存的电量Q就越多,就能为负载电路提供更稳定的直流电源。因此,图2-23中的电解电容器C实际选用了lOOOμF的大电容,可以储存较多的电量,保证负载电路能够稳定可靠地工作。
在充电电压和电容确定后,电容器储电多少就由负载来决定,负载较大(等效电阻较小)时,消耗电量就多,电容器上的电量损耗就大,剩存电量就少;’负载较小(等效电阻较大)时,消耗电量少,电容器中剩存电量就多。这表明电容器储存电量多少与负载大小有关。
电容器的储电特性多在电源电路中应用,其储电作用通常称为滤波,实质是充电、放电将脉动电压变成为直流电压。电容器的储电特性为设计电路、选用电容器提供了重要的原理依据。
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