Dlaczego warto korzystać z kondensatorów?

Dlaczego musisz przechowywać napięcie przez pewien czas w kondensatorze? Zawsze zakładałem, że obwody będą działać po włączeniu i zatrzymają się po wyłączeniu.

Dlaczego nie można wyciągnąć całego obwodu bez kondensatora? Jeśli jest przeznaczony do przechowywania, dlaczego nie skorzystać z flip-flopa?

Jeśli wszystko, co chciałeś zbudować, to układ cyfrowy, a twoje źródła napięcia naprawdę utrzymywały stałe napięcie bez względu na to, ile prądu z nich pobierano i nic nie wytwarzało szumu elektrycznego, nie potrzebujesz kondensatorów.

Ale źródła napięcia zwisają, gdy pobierasz z nich prąd. Szczotki silnikowe (i wiele innych elementów) wytwarzają przerażające skoki napięcia, które chcesz odfiltrować z obwodów cyfrowych. Niektóre osoby mają również do czynienia z obwodami analogowymi, w których sygnały napięcia i prądu zmieniają się w sposób ciągły w szerokim zakresie. Do tego rodzaju zmieniających się w czasie obwodów potrzebne są kondensatory.

Obwody cyfrowe mogą być szczególnie złe, ale ogólnie starasz się, aby szyna zasilająca pozostała źródłem prądu stałego. większość obwodów, gdy nagle zaczną pobierać energię z szyny zasilającej, nie byłaby zbyt szczęśliwa, gdyby szyna zasilająca zareagowała przez zanurzenie.

W miarę zwiększania prędkości indukcyjność powoduje większy problem niż opór. Kondensator działa jak bardzo bliskie źródło energii. Wyciągasz swoją wysoką prędkość z kondensatora, a źródło zasilania powoli ładuje kondensator.

Po prawidłowym wykonaniu wszystko działa zgodnie ze specyfikacją. Tworząc produkt komercyjny i robiąc to niepoprawnie, otrzymujesz produkt, który ma bardzo dziwne błędy, zwykle związane z dużym obciążeniem, ponieważ napięcie naprawdę maleje (ugięcia = spadają poniżej tego, co musi być). W najgorszym przypadku sygnały wysokiej prędkości przechodzą przez linie energetyczne, a FCC nie zatwierdza produktu, ponieważ promieniuje on energią wysokiej częstotliwości.

Kondensatory są również szeroko stosowane w obwodach oscylatora , filtra i taktowania , ponieważ ich szybkość ładowania i szybkość rozładowania można dokładnie obliczyć.

W obwodzie RC wartość stałej czasowej (w sekundach) jest równa iloczynowi rezystancji obwodu (w omach) i pojemności obwodu (w faradach), tj. R × C. Jest to czas wymagany do naładowania kondensator przez rezystor do 63,2% pełnego naładowania; lub rozładować go do 36,8% napięcia początkowego. Te dziwnie wyglądające procenty pochodzą ze stałej matematycznej e (2,71828, podstawa logarytmów naturalnych), a konkretnie odpowiednio 1 - 1 / e i 1 / e.

Obwody oscylatora i taktowania są powszechnie stosowane w systemach cyfrowych w celu zapewnienia generatorów częstotliwości i taktowania. Oscylatory i filtry zwykle znajdują się w obwodach analogowych, tj. Audio lub częstotliwości radiowej (RF).

Jednym z najpopularniejszych zastosowań kondensatorów w elektrotechnice przemysłowej jest korekcja współczynnika mocy. Kondensatory magazynują energię i uwalniają ją w każdym cyklu w sieci dystrybucji prądu przemiennego, aby skompensować fakt, że wysoce indukcyjne obciążenia, takie jak silniki elektryczne, pobierają prąd, który jest „opóźniony” za przyłożonym napięciem. Powoduje to niski współczynnik mocy w elektrycznej sieci dystrybucyjnej, co zwykle oznacza, że ​​zasoby sieciowe nie mogą być wykorzystane do ich pozornej mocy znamionowej.

Dzięki zastosowaniu korekcji współczynnika mocy, co w przypadku obciążeń indukcyjnych oznacza przełączenie kondensatorów do sieci zasilającej, współczynnik mocy można zwiększyć blisko jedności, co oznacza, że ​​zasoby sieciowe, takie jak duże transformatory, nie muszą być niepotrzebnie nadmiernie przewymiarowane.

Ponadto większość organów odpowiedzialnych za dostawy energii elektrycznej będzie karać użytkowników o bardzo niskim współczynniku mocy, ponieważ zwykle ponoszą oni dodatkowe koszty związane ze zbyt dużymi i niewykorzystanymi zasobami dystrybucyjnymi. Dlatego dla dużych użytkowników przemysłowych istnieje zachęta finansowa do instalowania urządzeń do korekcji współczynnika mocy.

Kondensatory są również używane do odfiltrowania tętnienia podczas prostowania zasilania prądem przemiennym do prądu stałego (np .: w stopniu wejściowym przemiennika częstotliwości lub obwodu falownika).

Kondensatory są również używane do „wzmocnienia” zasilaczy prądu stałego (np. Do konwersji zasilacza 5 VDC na wyjście 9 V DC). Są to tak zwane obwody przerywające.

Witaj user1424 Wygląda na to, że zadajesz wiele pytań na temat wielu rzeczy elektronicznych. Czy mogę polecić, abyś znalazł dobrą książkę, taką jak „The Art of Electronics” Horowitza i Hilla, i dobrze ją przeczytał.

Dlaczego nie można wyciągnąć całego obwodu bez kondensatora?

Obwody są czasami rysowane bez kondensatorów, ponieważ domyślnie są one dołączane do każdego logicznego pinu zasilania. Oczywiście, jeśli używasz narzędzia EDA, muszą one być gdzieś na schemacie (zwykle bezcielesne w jakimś rogu), ale sugeruje się, że będzie ich co najmniej jeden na każdym pinie (wiele końcówek może obejmować szerszy zakres częstotliwości), a także zamknąć jak to możliwe.

W przypadku prototypów - zwłaszcza prototypów - kondensatory obejściowe są jeszcze ważniejsze. W kuli drutów często będzie znacznie więcej indukcyjności niż normalnie. Nawet jeśli częstotliwość przełączania jest niska, zawartość widmowa krawędzi może być bardzo wysoka.

Zobacz to pytanie:
Co to jest kondensator odsprzęgający i skąd mam wiedzieć, czy go potrzebuję?

Kondensatory odsprzęgające służą kilku celom. Po pierwsze, są zabezpieczeniem przed zmianami w zasilaniu. Gdyby nie było kondensatora, dip mógł zresetować cały obwód. Podobnie niektóre energochłonne części obwodu mogą włączać się i wyłączać podczas pracy. Włączenie powoduje również spadek; potrzeba prądu nagle w jednym miejscu oznacza, że ​​nie jest już dostępny w innym miejscu. Kondensator jest magazynem buforowym, który zapewnia wystarczającą ilość prądu dla wszystkich komponentów w tych momentach przełączania.

Dobrym przykładem są pojemnościowe ekrany dotykowe (np. Ekran dotykowy w iPhonie).

Pojemnościowe ekrany dotykowe wykorzystują warstwę materiału pojemnościowego do utrzymywania ładunku elektrycznego. Dotknięcie powierzchni ekranu powoduje zniekształcenie pola elektrostatycznego ekranu, powodując spadek napięcia, który można zmierzyć jako zmianę pojemności. Ta dokładna lokalizacja spadku napięcia jest pobierana przez kontroler i przesyłana do procesora.