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*电容器的两个主要应用:高功率脉冲应用和瞬时功率保持。高功率脉冲应用的特征:瞬时流向负载大电流;瞬时功率保持应用的特征:要求持续向负载提供功率,持续时间一般为几秒或几分钟。瞬时功率保持的一个典型应用:断电时磁盘驱动头的复位。不同的应用对*电容的参数要求也是不同的。高功率脉冲应用是利用*电容较小的内阻(R),而瞬时功率保持是利用*电容大的静电容量(C)。
下面提供了两种计算公式和应用实例:
C(F): *电容的标称容量;
R(Ohms): *电容的标称内阻;
*R(Ohms):1KZ下等效串联电阻;
Uwork(V): 在电路中的正常工作电压
Umin(V): 要求器件工作的*小电压;
t(s): 在电路中要求的保持时间或脉冲应用中的脉冲持续时间;
Udrop(V): 在放电或大电流脉冲结束时,总的电压降;
I(A): 负载电流;
瞬时功率保持应用
*电容容量的近似计算公式,该公式根据,保持所需能量=*电容减少能量。
保持期间所需能量=1/2I(Uwork+ Umin)t;
*电容减少能量=1/2C(Uwork2 -Umin2),
因而,可得其容量(忽略由IR引起的压降)C=(Uwork+ Umin)t/(Uwork2 -Umin2)
实例:
假设磁带驱动的工作电压5V,*工作电压3V。如果直流马达要求0.5A保持2秒(可以*工作),那么,根据上公式可得其容量至少为0.5 F。
因为5V的电压*过了单体电容器的标称工作电压。因而,可以将两电容器串联。如两相同的电容器串联的话,那每只的电压即是其标称电压2.5V。
如果我们选择标称容量是1F的电容器,两串为0.5F。考虑到电容器-20%的容量偏差,这种选择不能提供*的裕量。可以选择标称容量是1.5F的电容器,能提供1.5F/2=0.75F。考虑-20%的容量偏差,*小值1.2F/2=0.6F。这种*电容器提供了充足的*裕量。大电流脉冲后,磁带驱动转入小电流工作模式,用*电容剩余的能量。
在该实例中,均压电路可以*每只单体不*其额定电压。
脉冲功率应用
脉冲功率应用的特征:和瞬时大电流相对的较小的持续电流。脉冲功率应用的持续时间从1ms到几秒。
设计分析假定脉冲期间*电容是*的能量提供者。在该实例中总的压降由两部分组成:由电容器内阻引起的瞬时电压降和电容器在脉冲结束时压降。关系如下:
Udrop=I(R+t/C)
上式表明电容器*须有较低的R和较高的C压降Udrop才小。
对于多数脉冲功率应用,R的值比C更重要。以2.5V1.5F为例。它的内阻R可以用直流*R估计,标称是0.075Ohms(DC *R=AC *R*1.5=0.060Ohms*1.5=0.090Ohms)。额定容量是1.5F。对于一个0.001s的脉冲,t/C小于0.001Ohms。即便是0.010的脉冲t/C也小于0.0067Ohms,显然R(0.090Ohms)决定了上式的Udrop输出。
实例:
GSM/GPRS无线调制解调器需要一每间隔4.6ms达2A的电流,该电流持续0.6 ms。这种调制解调器现用在笔记本电脑的PCMCIA卡上。笔记本的和PCMCIA连接的限制输出电压3.3V+/-0.3V笔记本提供1A的电流。许多功率放大器(PA)要求3.0V的*小电压。对于笔记本电脑输出3.0V的电压是可能的。到功率放大器的电压*须先升到3.6V。在3.6V的工作电压下(*小3.0V),允许的压降是0.6V。
选择*电容器(C:0.15F,AC *R:0.200Ohms,DC *R:0.250Ohms)。对于2A脉冲,电池提供大约1A,*电容提供剩余的1A。根据上面的公式,由内阻引起的压降:1A×0.25Ohms=0.25V。I(t/C)=0.04V它和由内阻引起的压降相比是小的。
结论
不管是功率保持还是功率脉冲应用都可以用上公式计算.当电路的工作电压*过*电容的工作电压时,可以用相同的电容器串联.一般地,串联应该保持平衡以*电压平均分配.在脉冲功率应用中由*电容内阻引起的压降通常是次要因素。电容器*的内阻提供一种克服传统电池系统阻*大的*的解决方案。
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