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------------------------------------------------1. 简介前文[]、[]通过实例和测量结果说明了,当两个或多个电容并联时,电容量越大,对应的充放电电流也越大。在总的输入端输入电容电流为ICIN、负载电流为Iout、C1 < C2的情况下,有:
IC1 < IC2
ICIN = Iout = IC1 + IC2
IC1 = Iout * C1 / (C1 + C2)
IC2 = Iout * C4 / (C1 + C2)
所以,此文将从数学的角度证明“电容并联,可以分流”这个电学规律。2. 电容的“欧姆定律”
能流过电容器的电流量取决于电流频率,也取决于电压在电容器极板上建立得有多快。在概念上,电容器对电流的“阻力”反比于电容量,也反比于频率(参考容抗表达式(0.1))。相对地,电阻器对电流的“阻力”正比于电阻量,且与频率无关。欧姆定律适用于电阻,同样也适用于电抗(包括容抗和感抗)。因此,电容器的欧姆定律可以表示如下:
其中,V是电压(单位:V);Xc是电容器的电抗,也就是容抗(单位:Ω);I是电流(单位:A)。
对于电容器的容抗,其欧姆定律的另外两种表达方式如下:
3. 基于“欧姆定律”的分析方法
(1) 在不考虑容抗表达式(0.1)中“负号”的情况下,由公式(0.1)和(0.3)可得,电容器的电流与电容量、频率的关系如下:由此可见,在f和V都不变的情况下,电容器的电流与其电容量成正比关系。
(2) 图 0.1所示,将公式(0.5)分别应用于C1和C2,它们的支路电流分别如下:
(3) 根据公式(0.6)和(0.7),,C1和C2两个电容并联之后的总电流如下:
4. 基于“电荷守恒”的分析方法
由上述“电荷公式列传”中的电荷公式(0.13)可知,对于电容来说,在∆T和∆U不变的情况下,电容器的电流与其电容量成正比关系。这与前文公式(0.5)的结论是相同的。
(1) 图 0.1所示,将公式(0.13)分别应用于C1和C2,它们的支路电流分别如下:
由此可见,公式(0.16)与公式(0.8)具有相同的表达形式,二者是等同的。对于电容器来说,(C)能力越大,(I)责任越大。
(2) 根据公式(0.14)和(0.15),C1和C2两个电容并联之后的总电流如下:
可见,公式(0.10)与公式(0.18)的右侧具有相同的表达形式,二者也是等同的。
(3) 将上述公式(0.18)分别代入公式(0.14)和(0.15),C1和C2两个电容并联后的支路电流也可以表示如下:
(1) 此文,分别基于“欧姆定律”和“电荷守恒”两个定律,从数学的角度,证明了“电容并联,可以分流”这个电学规律。
(2) 对比公式(0.10)与公式(0.18),公式(0.10)中的 ω=2πf 是交变电流的角频率,频率 1/∆T 也是对电容充放电的频率。问题是:ω=2πf 与 1/∆T 似乎并不等同,那么二者的本质差异是什么呢?
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