字体【
预留广告位

储能电容在电路中维持时间的计算方法_电容储能

分类:专题范文 日期:2022-11-04 20:07人气:加载中...


预留广告位

储能电容在电路中维持时间的计算方法

设电路正常工作时的输入功率为P ,储能电容的容量为C ,其两端的电压为U1,则电容储存的能量为 W1=C(U1**2)/2,

其中U1**2表示U1的平方

当输入电源掉电后,经过时间t, 电容两端的电压为U2,此时电容剩余的能量为

W2=C(U2**2)/2,

在这一过程中储能电容释放的能量

W=W1-W2=C(U1**2-U2**2)/2,

它应该等于电路维持正常工作所需的能量

W=Pt, (即输入功率乘以时间)

所以有

C(U1**2-U2**2)/2=Pt,

由此就可以得到电路维持时间t 所需的最小电容量为

C=2Pt/(U1**2-U2**2).

在实际应用中,U2是电路能够正常工作的最低输入电压.

举例:

若电路正常工作时的输入电压为28V (U1),输入功率为30W (P ),能够正常工作的最低输入电压为18V (U2),要求输入电源掉电50毫秒(t )时电路仍然能够工作,则所需储能电容的最小的电容量为 C=2 Pt/(U1**2-U2**2)

=2´30´50/(28**2-18**2)

=3000/(784-324)

=6.522mF=6522uF

一. 什么是OC 、OD

集电极开路门(集电极开路 OC 或源极开路OD)

open-drain 是漏极开路输出的意思,相当于集电极开路(open-collector)输出,即ttl 中的集电极开路(oc )输出。一般用于线或、线与,也有的用于电流驱动。 open-drain 是对mos 管而言,open-collector 是对双极型管而言,在用法上没啥区别。

开漏形式的电路有以下几个特点:

1. 利用外部电路的驱动能力,减少IC 内部的驱动。 或驱动比芯片电源电压高的负载.

2. 可以将多个开漏输出的Pin ,连接到一条线上。通过一只上拉电阻,在不增加任何器件的情况下,形成“与逻辑”关系。这也是I2C ,SMBus 等总线判断总线占用状态的原理。如果作为图腾输出必须接上拉电阻。接容性负载时,下降延是芯片内的晶体管,是有源驱动,速度较快;上升延是无源的外接电阻,速度慢。如果要求速度高电阻选择要小,功耗会大。所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。

3. 可以利用改变上拉电源的电压,改变传输电平。例如加上上拉电阻就可以提供TTL/CMOS电平输出等。

4. 开漏Pin 不连接外部的上拉电阻,则只能输出低电平。一般来说,开漏是用来连接不同电平的器件,匹配电平用的。

5. 正常的CMOS 输出级是上、下两个管子,把上面的管子去掉就是OPEN-DR AIN 了。这种输出的主要目的有两个:电平转换和线与。

6. 由于漏级开路,所以后级电路必须接一上拉电阻,上拉电阻的电源电压就可以决定输出电平。这样你就可以进行任意电平的转换了。

7. 线与功能主要用于有多个电路对同一信号进行拉低操作的场合,如果本电路不想拉低,就输出高电平,因为OPEN-DRAIN 上面的管子被拿掉,高电平是靠外接的上拉电阻实现的。(而正常的CMOS 输出级,如果出现一个输出为高另外一个为低时,等于电源短路。)

8.OPEN-DRAIN 提供了灵活的输出方式,但是也有其弱点,就是带来上升沿的延时。因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电,所以当电阻选择小时延时就小,但功耗大;反之延时大功耗小。所以如果对延时有要求,则建议用下降沿输出。

二. 什么是线或逻辑与线与逻辑?

在一个结点(线) 上, 连接一个上拉电阻到电源 VCC 或 VDD 和 n 个 NPN 或 NMOS 晶体管的集电极 C 或漏极 D, 这些晶体管的发射极 E 或源极 S 都接到地线上, 只要有一个晶体管饱和, 这个结点(线) 就被拉到地线电平上. 因为这些晶体管的基极注入电流(NPN)或栅极加上高电平(NMOS), 晶体管就会饱和, 所以这些基极或栅极对这个结点(线) 的关系是或非 NOR 逻辑. 如果这个结点后面加一个反相器, 就是或 OR 逻辑.

注:个人理解:线与,接上拉电阻至电源。(~A)&(~B)=~(A+B),由公式较容易理解线与此概念的由来 ;

如果用下拉电阻和 PNP 或 PMOS 管就可以构成与非 NAND 逻辑, 或用负逻辑关系转换与/或逻辑.

注:线或,接下拉电阻至地。(~A)+(~B)=~(AB);

这些晶体管常常是一些逻辑电路的集电极开路 OC 或源极开路 OD 输出端. 这种逻辑通常称为线与/线或逻辑, 当你看到一些芯片的 OC 或 OD 输出端连在一起, 而有一个上拉电阻时, 这就是线或/线与了, 但有时上拉电阻做在芯片的输入端内.

顺便提示如果不是 OC 或 OD 芯片的输出端是不可以连在一起的, 总线 BUS 上的双向输出端连在一起是有管理的, 同时只能有一个作输出, 而其他是高阻态只能输入.

三. 什么是推挽结构

一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制, 总是在一个三极管导通的时候另一个截止. 要实现线与需要用OC(open collector) 门电路 .如果输出级的有两个三极管,始终处于一个导通、一个截止的状态,也就是两个三级管推挽相连,这样的电路结构称为推拉式电路或图腾柱(Totem-pole )输出电路(可惜,图无法贴上)。当输出低电平时,也就是下级负载门输入低电平时,输出端的电流将是下级门灌入T4;当输出高电平时,也就是下级负载门输入高电平时,输出端的电流将是下级门从本级电源经 T3、D1 拉出。这样一来,输出高低电平时,T3 一路和 T4 一路将交替工作,从而减低了功耗,提高了每个管的承受能力。又由于不论走哪一路,管子导通电阻都很小,使RC 常数很小,转变速度很快。因此,推拉式输出级既提高电路的负载能力,又提高开关速度。供你参考。 推挽电路是两个参数相同的三极管或MOSFET, 以推挽方式存在于电路中, 各负责正负半周的波形放大任务, 电路工作时,两只对称的功率开关管每次只有一个导通,所以导通损耗小 效率高。

输出既可以向负载灌电流,也可以从负载抽取电流。

其实我们所用的滤波电容,正式的名称应是:铝箔乾式电解电容器。只有很少的地方(加拿大Sonic Frontiers 真空管前级) ,曾在高压稳压线路中选用PP 塑料电容做滤波外,其它机种一概都是采用铝箔乾式电解电容;因此网友有必要对它多做了解。 提到电容,你的反应是什麽?容量?耐压?不错, 是个电容都会有 静电容量C 和 工作电压或额定电压WV 。

(PS:电容器的容量单位应是F(法拉) ,但因计量太高故改用μF) 除两个参数,若你正在选购电容,接下来你会考虑什麽?烧友肯定是先想到品牌, 然后很自然的想到价格.

关于品牌,不少烧友坚持日本货打死不用(gud)?老美的货货也只能屈居第二,made in 德国或瑞典的才能排第一。

的确,这个参数很重要。对了, 品牌的话不要到这里就止了, 要注意一下品牌里的型号系列, 这也是资深烧友的必技.

价钱。嗯,这个参数也很重要,而且数值跟ESR 一样, 愈低愈佳。

OK ,我们先整理一下,有关电源平滑滤波电容器的参数已知有:静电容量、电压、价格、品牌、型号系列。 5个参数了. 对了, 还要加上一个形状尺寸, 要考虑实践问题, 不能想用啥就用啥.

6个. 颜色?谁说的?很妙。因它有时也具有某些意义,例如ROE 黄澄澄的看着就流口水, 一些蓝色的看着心里就舒服.Rifa 的白色军团那个高贵呀! 还有小日本的黑底金字常表示for audio。7个.

制造日期,9218就是1992年第18周出厂(很多东东都是这样标) ;提到日期, 得说一下, 不少烧友都容易忽视电容寿命的问题, 见到好牌子的电容(当然二手YLJ 的不少) 就往家里搬, 往机机上焊.

多的话我也不说了, 只说一句:电容是hifi 中寿命第二短的, 第一短的是谁? 电池拜! 还能有谁! 呵呵. 各自看着办。

对了还有工作温度.

9个.

够了吧?

不够!

其实还有几个真正有关电容器品质的几个重要参数,

却都只存在原厂datasheet 中,仅看外观是看不出来的(经验除外) ,

而这些重要参数才是完全了解电容的瓶颈。

E:等效 S:串联 R:电阻

所以ESR 就是等效串联电阻.

我们都知道, 一个实际电容在工作的过程中, 免不了有寄生电感和电阻的成分.

其中在音频内, 主要是坏蛋是电阻.

电容是提供容量的, 要电阻干嘛?

所以这个ESR 是越小越好.

大家都知道它与损失角有关联,ESR =tan δ/(ω×Cs),Cs 是电容量。

这个我就不说了, 反正地球人都知道.

但ESR 的高低,与电容器的容量、电压、频率及温度…都有关

1, 当额定电压固定时,容量愈大 ESR愈低。

有人习用将多颗小电容并接成一颗大电容以降低阻抗,其理论是电阻并联阻值降低。

(并联小电容构成大电容的这条路在这里是走通了, 但会有另外的问题, 后面会接着叙述)

另外,

2, 当容量固定时,选用高WV(工作电压, 额定电压) 的品种也能降低 ESR;故尽量选耐压高的电容是有道理的。

3, 频率的影响:低频时ESR 高,高频时ESR 低;

当然,高温也会造成ESR 的提升。

稍稍定一下量,

ESR 一般情况下有多大?

一般情况下为 mΩ 等等, 条件是: 名牌电容(不想承认的, 不过没办法) 还要容量大.

若是普通电容, 又只有数百u, 那就是Ω 级罗.

本文TAG:电容  计算方法  电路  时间  储能  电容储能计算  电容储能焦耳  

本文永久网址

预留广告位
预留广告位