Tại sao nên sử dụng tụ điện?

Tại sao bạn cần lưu trữ điện áp một thời gian trong một tụ điện? Tôi luôn giả định các mạch hoạt động khi bạn bật nguồn và dừng khi bạn tắt nguồn.

Tại sao toàn bộ mạch không thể được rút tụ miễn phí? Nếu nó có nghĩa là để lưu trữ tại sao không sử dụng flip-flop?

Nếu tất cả những gì bạn muốn xây dựng là mạch kỹ thuật số và các nguồn điện áp của bạn thực sự giữ điện áp không đổi cho dù dòng điện được lấy từ chúng bao nhiêu và không có gì tạo ra nhiễu điện, bạn sẽ không cần tụ điện.

Nhưng nguồn điện áp bị chùng xuống khi bạn rút dòng điện từ chúng. Bàn chải động cơ (và rất nhiều thành phần khác) tạo ra các xung điện áp khủng khiếp mà bạn muốn lọc ra khỏi mạch kỹ thuật số của mình. Một số người cũng đối phó với mạch tương tự, trong đó tín hiệu điện áp và dòng điện thay đổi liên tục trên một phạm vi rộng. Đối với loại mạch thay đổi thời gian đó, các tụ điện là cần thiết.

Các mạch kỹ thuật số có thể đặc biệt xấu, nhưng nói chung, bạn đang cố gắng làm cho đường ray điện trở thành nguồn điện một chiều. hầu hết các mạch khi chúng đột nhiên rút điện từ đường ray điện sẽ không quá vui nếu đường ray điện phản ứng bằng cách nhúng.

Khi bạn đi đến tốc độ cao hơn, độ tự cảm gây ra một vấn đề lớn hơn so với sức đề kháng. Các tụ điện hoạt động như một nguồn năng lượng rất gần. Bạn kéo năng lượng tốc độ cao của bạn từ tụ điện và nguồn điện từ từ sạc tụ điện.

Khi được thực hiện đúng, mọi thứ hoạt động để spec. Khi tạo ra một sản phẩm thương mại và thực hiện không đúng cách, bạn sẽ nhận được một sản phẩm có lỗi rất kỳ lạ, thường được gắn với tải cao vì điện áp thực sự bị chùng xuống (sags = thấp hơn mức cần thiết). Trong trường hợp xấu nhất là tín hiệu tốc độ cao đi qua đường dây điện của bạn và FCC không chấp thuận sản phẩm của bạn vì nó đang phát ra năng lượng tần số cao.

Các tụ điện cũng được sử dụng rộng rãi trong các mạch dao động , bộ lọc và thời gian , bởi vì tốc độ sạc và tốc độ xả của chúng có thể được tính toán chính xác.

Trong mạch RC , giá trị của hằng số thời gian (tính bằng giây) bằng tích của điện trở mạch (tính bằng ohms) và điện dung mạch (tính bằng farad), tức là R × C. Đây là thời gian cần thiết để sạc tụ điện, thông qua các điện trở, đến 63,2% sạc đầy; hoặc để xả nó đến 36,8% điện áp ban đầu của nó. Các tỷ lệ phần trăm tìm kiếm kỳ lạ này được lấy từ hằng số toán học e (2.71828, cơ sở cho logarit tự nhiên), cụ thể là 1 - 1 / e và 1 / e tương ứng.

Mạch dao động và mạch thời gian thường được sử dụng trong các hệ thống kỹ thuật số để cung cấp máy phát tần số và thời gian. Bộ tạo dao động và bộ lọc thường được tìm thấy trong các mạch tương tự, tức là âm thanh hoặc tần số vô tuyến (RF).

Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của tụ điện trong kỹ thuật điện công nghiệp là cung cấp hiệu chỉnh hệ số công suất. Các tụ điện lưu trữ năng lượng và giải phóng nó mỗi chu kỳ trên mạng phân phối điện xoay chiều để bù lại thực tế là các tải có điện cảm cao như động cơ điện tạo ra dòng điện "tụt hậu" so với điện áp đặt vào. Điều này dẫn đến hệ số công suất kém trên mạng phân phối điện, điều này thường có nghĩa là tài sản mạng không thể được sử dụng để xếp hạng công suất rõ ràng của chúng.

Bằng cách sử dụng hiệu chỉnh hệ số công suất, đối với tải cảm ứng có nghĩa là chuyển đổi tụ điện vào mạng cung cấp, hệ số công suất có thể tăng lên gần với sự thống nhất, điều đó có nghĩa là các tài sản mạng như máy biến áp lớn không cần phải có kích thước không cần thiết.

Ngoài ra, hầu hết các cơ quan cung cấp điện sẽ xử phạt những người dùng có hệ số công suất rất kém, vì họ thường phải chịu chi phí bổ sung cho các tài sản phân phối có quy mô và không được sử dụng. Do đó, có một động lực tài chính cho người dùng công nghiệp lớn để cài đặt thiết bị điều chỉnh hệ số công suất.

Các tụ điện cũng được sử dụng để lọc gợn khi chỉnh nguồn AC thành DC (ví dụ: trong giai đoạn đầu vào của biến tần hoặc mạch biến tần).

Ngoài ra, các tụ điện được sử dụng để 'khuếch đại' nguồn điện DC (ví dụ: để chuyển đổi nguồn điện 5VDC thành đầu ra 9VDC). Chúng được gọi là mạch 'chopper'.

Xin chào user1424 Bạn dường như đang hỏi rất nhiều câu hỏi về nhiều thứ điện tử. Tôi có thể khuyên bạn nên tìm một cuốn sách hay như "Nghệ thuật điện tử" của Horowitz và Hill, và hãy đọc qua nó.

Tại sao toàn bộ mạch không thể được rút tụ miễn phí?

Mạch đôi khi được rút ra mà không có tụ điện, vì nó ngầm hiểu rằng chúng sẽ được bao gồm trên mỗi chân nguồn logic. Rõ ràng nếu sử dụng một công cụ EDA, chúng phải nằm trên sơ đồ ở đâu đó (thường bị biến dạng ở một số góc), nhưng nó được ngụ ý rằng sẽ có ít nhất một trên mỗi pin (nhiều nắp có thể bao phủ dải tần số rộng hơn) và như càng gần càng tốt.

Đối với các nguyên mẫu-- đặc biệt đối với các nguyên mẫu - tụ điện bỏ qua thậm chí còn quan trọng hơn. Thường sẽ có nhiều điện cảm trong bóng dây hơn bình thường. Ngay cả khi tần số chuyển đổi của bạn thấp, nội dung phổ của các cạnh có thể cực kỳ cao.

Xem câu hỏi này:
tụ điện tách rời là gì và làm thế nào để tôi biết nếu tôi cần nó?

Tụ tách rời phục vụ một số mục đích. Đầu tiên, chúng là một biện pháp bảo vệ chống lại sự thay đổi trong nguồn cung cấp năng lượng. Đó là tụ điện không có nhúng có thể thiết lập lại toàn bộ mạch. Tương tự như vậy, một số bộ phận ngốn điện của mạch có thể bật và tắt trong khi hoạt động. Bật cũng tạo ra một nhúng; nhiều hiện tại đột nhiên cần thiết ở một nơi có nghĩa là nó không còn có sẵn ở nơi khác. Tụ điện là bộ lưu trữ đệm đảm bảo có đủ dòng cho tất cả các thành phần tại những thời điểm chuyển mạch này.

Một ví dụ điển hình là màn hình cảm ứng điện dung (ví dụ màn hình cảm ứng trong iPhone).

Màn hình cảm ứng điện dung sử dụng một lớp vật liệu điện dung để giữ điện tích. Chạm vào bề mặt màn hình dẫn đến biến dạng của trường tĩnh điện của màn hình tạo ra sụt áp, có thể đo được là sự thay đổi điện dung. Vị trí chính xác của sự sụt giảm điện áp này được chọn bởi bộ điều khiển và truyền đến bộ xử lý.