电容充放电时间的计算方法

1l、c元件称为“惯性元件”,即电感中的电流、电容器两端的电压,都有一定的“电惯性”,不能突然变化。充放电时间,不光与l、c的容量有关,还与充/放电电路中的电阻r有关。“1uf电容它的充放电时间是多长?”,不讲电阻,就不能回答。
rc电路的时间常数:τ=rc
充电时,uc=u×[1-e(-t/τ)] u是电源电压
放电时,uc=uo×e(-t/τ) uo是放电前电容上电压
rl电路的时间常数:τ=l/r
lc电路接直流,i=io[1-e(-t/τ)] io是最终稳定电流
lc电路的短路,i=io×e(-t/τ)] io是短路前l中电流
2设v0 为电容上的初始电压值;
v1 为电容最终可充到或放到的电压值;
vt 为t时刻电容上的电压值。则:
vt=v0 +(v1-v0)× [1-e(-t/rc)]或t = rc × ln[(v1 - v0)/(v1 - vt)]
例如,电压为e的电池通过r向初值为0的电容c充电,v0=0,v1=e,故充到t时刻电容上的电压为:
vt=e × [1-e(-t/rc)]
再如,初始电压为e的电容c通过r放电 , v0=e,v1=0,故放到t时刻电容上的电压为:
vt=e × e(-t/rc)
又如,初值为1/3vcc的电容c通过r充电,充电终值为vcc,问充到2/3vcc需要的时间是多少?
v0=vcc/3,v1=vcc,vt=2*vcc/3,故 t=rc × ln[(1-1/3)/(1-2/3)]=rc × ln2 =0.693rc
注:ln()是e为底的对数函数
3提供一个恒流充放电的常用公式:⊿vc=i*⊿t/c.再提供一个电容充电的常用公式:vc=e(1-e(-t/r*c))。rc电路充电公式vc=e(1-e(-t/r*c))。
关于用于延时的电容用怎么样的电容比较好,不能一概而论,具体情况具体分析。实际电容附加有并联绝缘电阻,串联引线电感和引线电阻。还有更复杂的模式--引起吸附效应等等。供参考。
e是一个电压源的幅度,通过一个开关的闭合,形成一个阶跃信号并通过电阻r对电容c进行充电。e也可以是一个幅度从0v低电平变化到高电平幅度的连续脉冲信号的高电平幅度。
电容两端电压vc随时间的变化规律为充电公式vc=e(1-e(-t/r*c))。
式中的t是时间变量,小e是自然指数项。举例来说:当t=0时,e的0次方为1,算出vc等于0v。符合电容两端电压不能突变的规律。
对于恒流充放电的常用公式:⊿vc=i*⊿t/c,其出自公式:vc=q/c=i*t/c。
举例来说:设c=1000uf,i为1a电流幅度的恒流源(即:其输出幅度不随输出电压变化)给电容充电或放电,根据公式可看出,电容电压随时间线性增加或减少,很多三角波或锯齿波就是这样产生的。
根据所设数值与公式可以算出,电容电压的变化速率为1v/ms。这表示可以用5ms的时间获得5v的电容电压变化;换句话说,已知vc变化了2v,可推算出,经历了2ms的时间历程。当然在这个关系式中的c和i也都可以是变量或参考量。详细情况可参考相关的教材看看。供参考。
4首先设电容器极板在t时刻的电荷量为q,极板间的电压为u.,根据回路电压方程可得:
u-u=ir(i表示电流),又因为u=q/c,i=dq/dt(这儿的d表示微分哦),代入后得到:
u-q/c=r*dq/dt,也就是rdq/(u-q/c)=dt,然后两边求不定积分,并利用初始条件t=0,q=0就得到q=cu【1-e-t/(rc)】
这就是电容器极板上的电荷随时间t的变化关系函数。顺便指出,电工学上常把rc称为时间常数。
相应地,利用u=q/c,立即得到极板电压随时间变化的函数,u=u【1-e -t/(rc)】。
从得到的公式看,只有当时间t趋向无穷大时,极板上的电荷和电压才达到稳定,充电才算结束。
但在实际问题中,由于1-e-t/(rc)很快趋向1,故经过很短的一段时间后,电容器极板间电荷和电压的变化已经微乎其微,即使我们用灵敏度很高的电学仪器也察觉不出来q和u在微小地变化,所以这时可以认为已达到平衡,充电结束。
举个实际例子吧,假定u=10伏,c=1皮法,r=100欧,利用我们推导的公式可以算出,经过t=4.6*10(-10)秒后,极板电压已经达到了9.9伏。真可谓是风驰电掣的一刹那。

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