电容充放电时间计算

电容充放电时间计算

电容充电时间的结论:t充电 = R * C 时,Ut=2*VCC/3,这是一个不能让我释怀的结论。

1、电池充电

U0表示电容C在充电0时刻的电压值;

Ut表示电容C在充电t时刻的电压值;

U1表示电容C在充电∝时刻的电压值,就是电源电压;

Q = C * U -------①

Q = I * t -------②

由①和②,我们知道:

假定电容的初始电压为U0=0,则得到:t充电 = -R * C * Ln( 1 - Ut / U1 )

注意:U1在∝时刻的电压,就是电源电压;

2、电容放电

U0表示电容C在放电0时刻的电压值;

Ut表示电容C在放电t时刻的电压值;

注意:放电的U0和充电的U0不是同一个电压,放电的Ut和充电的Ut不是同一个电压;

Q = C * U -------①

Q = I * t -------②

由①和②,我们知道:

假定电容完电无限长,则Ut趋向0,Ln(∝) = ∝,所以t放趋向无穷大;

3、假定充电时间和放电时间相等,计算一下,看看会得到什么条件:

在放电时,UO和电容充电到t时刻的电压是一样的,因此,U0放=Ut充

同理,Ut和电容充电在0时刻的电压是一样的,因此,Ut放=U0充

根据充电时间和放电时间相等,我们得到:

U0放 / Ut放 = (U1-U0充)/(U1-Ut充)

替换后,得到:Ut充 / U0充 = (U1-U0充)/(U1-Ut充)

Ut/U0=(U1-U0)/(U1-Ut)

Ut*U1-Ut*Ut=U0*U1-U0*U0

U0*U1 - Ut*U1+ Ut*Ut - U0*U0 = 0

U1*(U0-Ut) + (Ut-U0)*(Ut+U0)=0

(U0-Ut)(U1-Ut-U0)=0

U1=Ut+U0

假定充电时间和放电时间相等:

电容充电的电源电压 = 充电在t时刻的电压 + 充电在0时刻的电压

4、电容充电时间简化计算

电容的初始电压为U0=0,则得到:t充电 = -R * C * Ln( 1 - Ut / U1 )

当1 - Ut / U1 = 1/e时,Ut=(e-1)U1/e

e=2.718281828

因此,当Ut=0.632U1时,t充电 = R * C ;

记得在上电路分析时,老师讲e=2.718281828≈3,这个四舍五入,我很难释怀,心里无法接受,得到Ut=2*U1/3时,t充电 = R * C;我总想很精确,放不下。其实0.632和0.667在电路分析中不算是误差。

电容充电时间的结论:t充电 = R * C 时,Ut=2*VCC/3

如果你也放不下,就记:t充电 = R * C 时,Ut=0,632*VCC

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