电容分压器：深入指南

电容分压器越来越受欢迎。您会发现它们用于许多电气项目，例如 Colpitts 振荡器等。

但是，在您决定使用电容分压器之前，您必须清楚地了解它们的工作原理。

本文定义了电容分压器和分压器规则。您还将了解电容分压器的各种电路图等。

什么是电容分压器？

分压器

来源：维基百科

电容分压器是一种在保持恒定电压比的同时获取电位电压差并将其分成两部分的电路。

另外，电容分压器一般会有一对相互串联的电容。

该电路的主要目的是按照欧姆定律为其他电路部分分配不同数量的电压：

V=IR

在哪里; V代表电压，I代表电流，R代表电阻。

例如，当你有一个 12 伏的电源时，你将四个电容器串联在一起（它们都是 1µF）。然后电容器将提供 6 伏的电压输出，即 12 伏的一半。

什么是分压器规则？

分压器

来源：维基共享资源。

平均而言，当几个电路元件串联时，输入电压会通过元件分开。

同样，当你将一些电路元件并联时，电流也会分散到整个元件中。

因此，我们对并联电路使用分流器规则，对于串联电路，我们在分析过程中使用分压器规则。

分压器规则，又名分压器规则，在电路分析中起着至关重要的作用，因为它可以帮助我们计算元件的各个电压。

根据电路中使用的元件，分压器规则将分为三类。

即；

• 感应式分压器
• 电容分压器
• 电阻分压器

让我们仔细看看上面的每一个。

电阻电路的分压器规则

为了理解电阻分压器的规则，让我们使用一个电路，其中一对电阻串联到电压源。

由于您将电阻串联在一起，因此它们（电阻）都有相似数量的电流流过它们。

电阻器

但是，电阻器具有对比电压。电路的输入电压分成一对电阻器。另外，电阻直接影响单个电压的大小。

下面是一个可以用来进一步理解的电路：

电阻电路

从上面的电路图中，电阻器 R1 和 R2 与 VS（电压源）串联。电压源提供 1 安培的总电流。

尽管如此，设计师还是将所有元素串联起来；因此，会有一个回路，流过它们的电流将保持恒定在 1 安培。

现在计算总电压，可以使用公式；

VS =V R 1 + V R 2 … (1)

哪里，

VR1 代表通过电阻器的电压，R1 和 VR2 代表通过电阻器 R2 的电压。此外，所有提供的电压在这两个电阻器之间分配。因此，VR1和VR2相加就可以得到总电压。

遵循 OHMs 法；

VR1=IR1+IR2…。 (2)

因此由式(1)和(2);

VS=IR1+IR2

VS=I(R1+R2)

接下来，将第一个电流的值放入等式（2）中

VR1 =IR1

同样

VR2 =IR2

因此，电阻电路的分压器规则与分流器规则相矛盾。

感应电路的分压器规则

当您以串联模式将电路中的三个或更多电感器互连时，流过电感器的电流保持恒定。然而，源电压会扩散到所有电感。

电感器

因此，您可以使用电感分压器规则来计算单个电感中的电压量。

一个感应电路

设计师将上述电路图中的两个电感器 L1 和 L2 以串联模式连接起来。另外，VL1表示通过L1的电压，同样地，VL2表示通过L2的电压。 VS显示供电电压。

为了找到 VL1 和 VL2，我们使用电感分压器规则。如您所知，电感电压的方程是；

其中 Leq 等于电路的总电感，电气工程师在我们的示例电路中将电感串联起来。因此，总电感是两个电感的组合；

Leq =L1+ L2

由式(3)；

通过电感L1的电压为；

同样，通过电感L2的电压为；

因此，我们可以得出结论，电感的分压规则类似于电阻。

电容电路的分压器规则

让我们使用下面的电路来计算电容器的分压规则。

电容电路

在哪里;

工程师将一对电容器与源电压 VS 串联。接下来，源电压分成两部分。一个通过电容C1，另一个通过电容C2。

电容器

另外，VC1代表通过电容C1的电压，VC2代表通过电容C2的电压。

因此组合电容为

源提供的总电荷：Q =Ceq VS，本质上是

电容C1电压；

VC1 =Q1/C1

电容C2电压；

VC2 =Q2 / C2

总之，通过电容器的单个电压是对侧电容乘以总电容和总电压的比值。

电容分压器公式

电容分压器是一种电路，它使用一对与输出并联并与 AC（交流电）输入互连的电容器。

您可以使用公式获得输入和输出电压的比率；

Vout/Vin =1/ (1+CS/CP)

在哪里;

• CS 代表整个串联电容器的总电容。

• CP 表示每个并联电容器的总电容。

上述公式提供了一个交流 (AC) 信号，其幅值取决于带有偏移的 Vin。

但是，偏移量会因 CS 或 CP 的电容量而异。

电容分压器电路图

电容式交流分压电路

公式 X C =1/ (2πf c ) 通过电容分压器电路中的各个电容器引导分压。

即便如此，要计算分配给电路电容器的电压量，您首先需要计算电容器的阻抗。您可以使用上述公式。

计算阻抗后，您可以使用 OHMs 公式来了解通过每个电容器的电压量。

例如：

电容式交流分压电路

上述电路有两个电容和一个120V交流电源电压；因此，电压将流向两个电容器。请记住，电容器处于串联模式。

您现在可以使用一个简单的分压器来知道分配的电压，其中 1μF 电容将获得两倍的电压。

因此，在我们的例子中，它将是 80V，而电容 2μ 将得到 40V

电容式直流分压电路

根据公式V=Q/C，电压在直流分压器电路中共享。 从而电压与电容器的电容值相反对称。

本质上，具有较低电容的电容器将接收到较高电压。另一方面，容量越大的电容器，所承受的电压就越小。

例如：

电容式直流分压电路

上述电路提供15V的直流电压，这意味着15伏的电压将流过这对电容器。

电压将流向两个电容器，因此总计时，它将等于电源 15V。

假设电容器具有相似的电荷，您可以根据它们的电容值计算电压。

假设 1μF 电容值是 2μF 电容值的一半，第一个电容的电压将是第二个的两倍。

因此，1μF电容电压为10伏，2μF电容电压为5伏。

电容分压器的优缺点

分压器很有帮助，但与所有其他发明一样，它们也各有利弊。

优势

• 最小的热量损失
• 经济实惠
• 在 DC（直流电）或 AC（交流电）上工作
• 安装成本低
• 频率相关

缺点

• 仅适用于轻量级 AC
• 相当沉重
• 过热会降低工作效率
• 一些分压器的安装成本很高，而且只能使用交流电。

电容分压器的用途

如前所述，电容分压器有许多应用。其中包括：

• 分压器可以降低电压并测量高电平电压。
• 微控制器内的分压器有助于测量传感器的电阻。

微控制器

• 在连接各种工作电压时，分压器用作逻辑电平转换器。

总结

看完这篇文章，我们希望定义一个电容分压电路，解释分压规则。

最好了解电容分压器的各种优缺点。

如果您需要有关该主题的更多信息，请与我们联系。