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两个电容串联分析

(2011-08-17 16:03:51)
标签:

电压

绝缘电阻

电容器

电容耐压

中点

杂谈

分类: 电容,电阻,晶振

Some capacitor manufacturers.
这和电容的漏电有关.两个电容的漏电不一样,中点就飘移.而电容值越大,漏电越大,为了中点飘的不太利害,均压电阻就要用的越小值.有一公式供参考:
设V为输入电压,Vm为中点最大允许飘移电压,C为单个电容值,那么均压电阻R就等于 1.3*Vm/(C*V) Kohm .C的耐压起码是 V/2 +Vm .
上面的那个计算公式,单位就是取KO(千欧)吗

如果两个C是没有漏电或漏电一致,两个C上的电压都是V/2.所以两个C的连接点的电压也就是 V/2,我就叫它作中点,当C 的漏电不一致,中点就偏离 V/2,或高或低,均压电阻就是用来规范这个偏离的程度.

对这个问题的解释是两个电容值由于不等(精度问题)引起分压不等,这样甚至会有一个电容两端的电压会超过其耐压,所以加均压电阻

当两个电容的数值不同,它们各自的分压也不同.如果没有漏电,随便两支同欧的电阻便可以达到均压的目的.但如果漏电存在,这两支电阻便不能随便选择,要通过估算,上面的公式便是.

问:选择此并联电阻的理论依据.因为按照你的公式算出来的电阻功率损耗实在太大.
答:那公式是从电容生产商的文献来的.设Vin=600,Vm=30,C=100uF,哪R=650K,P=(300+30)^2 /650K =0.17W.如果C=1000uF, 哪R=65K,P=1.7W,再加点裕量亦不是太大嘛.

对于直流高压供电的情况,容抗可以忽略,电压分配取决于电解电容的绝缘电阻和均压电阻的串并联值;
对于整流后的工频供电,因为每个工频周期都充电两次,电容值的容抗误差引起的电压不均衡不应该被忽略.


1.漏电就是绝缘电阻Rp所造成,均压电阻就是并联这Rp使两支电容的等效绝缘电阻值尽量接近(漏电尽量相等),达到均压目的.
2.虽然上面讲的好像只适合直流的情况,但是实际上在交流情况下亦适用.分析下有两种可能:
(1) 两支C数值一样,Rp不一样.初期分压相同,但由于漏电不一样,就有一差模漏电向一个电容充电,向令一个放电,于是两个电容的分压便开始改变,一升一降,直到一个平衡点便停止,这平衡点就取决于Rp.由开始到平衡这过程可能要几十秒(视C,Rp而定).
(2) 两支C数值不一样,Rp一样.刚跟(1)相反,分压开始不相同,但几十秒后,两个分压便相等,因为Rp相等.

交流时我觉得应该这样分析:
并联电阻和电容构成的时间常数远远大于市电周期(这点无疑问吧??),
电阻平衡电压时间长,市电给电容充电时间短,二者在速度上不是一个数量级,因此把交流假定为直流分析不妥.
实际应用中,大多市电相对恒定,如果一直变化,我认为上下电容电压会有很大的压差.所以选择电容耐压,这样的情况最好考虑进去.

具体的交流分析如下:
因为两个C是串连,所以它们的工频充放电流是一样的,又由
于一个差模漏电流的存在(尽管很小),它们的总充放电流便不一样(尽管分别很小),但因为V=I*T/C ,时间一长,这个分别造成的V的差异便很大.就算两个C的值是一样,开机时分压相同,平衡后便不是.
你说的市电周期和RC时间常数等不是问题,这里说的不是10 ms里的过程,而是几到几十秒的事.
市电的变化不会影响两个C的工频充放电流的一致性,跟上面的分析没矛盾.
选择电容的耐压是一定要考虑啦.

我当然同意因为容量的差异而要考虑耐压的因数.如你所说一个是1.2C 另一个0.8C时,它们分别得到0.4Vin和0.6Vin的分压,所以电容耐压应该是0.6Vin和因漏电引起的压差之间两者之最大值.
再说,电容初期的0.4Vin和0.6Vin 都会最后趋向0.5Vin --- 如果均压电阻用的对的话.亦有可能变成 0.2Vin和0.8Vin ---  如果不用均压电阻的话.

 

 

 

 

电容的等效图:
(寄生电感ESL+寄生电阻ESR+容值C)//绝缘电阻RI
更多人认为是  ESL +ESR +(C//Ri) .
对于ESR,包含2个方面,一是引线电阻,一是电容内部的等效电阻,相比而言,引线电阻要小得多.
对于电容的等效电路或者说模型要仔细体会才能了解更深刻.
在有电流时,ESR才影响到一定的电压值,但不会被积累,而漏电流的偏差直接影响或决定中点偏移的平均值,ESR对中点偏移平均值的影响为0

若电容没有漏电流,由于电容精度问题会使其分压不同,但是实际上都有漏电流的,此时造成其分压不均问题主要是由于绝缘电阻(EPR)不同,所以要考虑并电阻造成“等效绝缘电阻”基本相同,使其分压基本相同

一、380V整流后的峰值电压是537V,分压电阻二端电压268V,一般的电阻最大电压200V,所以要考虑电阻的耐压.放有足够的余量.

二、电解一般漏电流小于20UA,均压电路电流选取500UA足够避免电解漏电流不均匀造成的中点电位漂移,为此可以选取500K、0.25W、耐压300V以上的电阻并在电解二端.

R=(2vr-vb/n)/0.0015cvr.
R:均壓電阻.
vr:通過電容的電壓.
vb:想要加在每個電容上的最大電壓
c:容量(UF)
0.0015cvr:電容之間漏電流差異能估計為0.0015

由于每个电容器的漏电流(漏电电阻)存在差别,因此电容器串联时必须给每个电容器并联一个均压电阻.流过电阻R的电流必须远大于电容器的漏电流,否则电阻R无法控制电压分配过程.假定流过电阻R的电流为电容器漏电流的5倍,而电容器的稳定漏电流IL设定为0.003CUC,则均压电阻的计算公式为:R= UC/(5*IL)= UC/0.015 CUC=1/0.015C
(单位:R:Ω;UC:V;C:F)
举例:对于 400V330uF电容器来说,当进行串联组合时,均压电阻R=1/(0.015*330)=202 KΩ;
而电压分配比Uout/Uin=C1/(C1+C2)

 

 

 

电容串联之后,耐压会增加,如果两个相同的电容串联,耐压为单只电容的两倍;如果容量不相同,通电之后,容量小的电压降大,容量大的电压降小;大多数应用中,在工作电压比较高的电路中,总是选用相同的电容来串联;如果确实需要不同容量的电容串联获得所需的容量,耐压将以小容量耐压考虑。

Q是电荷量
C是电容
U是电势差
原始公式是
C=Q/U
是用来定义电容的

 

因为串联,电流相等,即两电容的电量相等。电压=电量/电容
当10uF电容充电到16V时,20uF的电容上的电压为8V,加起来就是24V。
如果继续充电,10uF的电容上电压将超过16V的耐压值。

交流符合分压公式
对于两个串联电容C1、C2,两端加电压U,则C1、C2两端的电压分别为:U1=C2×U/(C1+C2),U2=C1×U/(C1+C2),C1、C2的耐压须分别大于U1、U2,用前式逆推,即可知两个电容串联后的耐压U,二者中取小值,U1、U2分别取电容的耐压值。

稳定之后(直流),漏电流起绝对作用。
所以在直流电压占主要地位时,必须在两电容上并联电阻分压。两电阻值应远小于漏电阻值。

在没有漏电阻的情况下,交流符合分压公式起作用,电容的串联相当于增加了极板间的距离,但电容仍是存在的,电荷由电场驱动形成充电过程。存在漏电阻的情况时,充电过程分压公式仍起作用,但进入稳态后,则是漏电阻决定了最终状态,电容两端的电压由漏电阻的分压决定,这时就可能发生超出电容耐压的情况(注意漏电阻的大小与电容量没有直接关系,而是由电容的材料和制造工艺决定的),所以要采取在直流电压占主要地位时,必须在两电容上并联电阻分压。两电阻值应远小于漏电阻值的处理措施,但这种情况往往只在高压直流回路中才需要。

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