용량성 전압 분배기:심층 가이드

용량 성 전압 분배기는 점점 더 인기를 얻고 있습니다. Colpitts 발진기와 같은 많은 전기 프로젝트에서 사용됩니다.

그러나 용량성 전압 분배기를 사용하기로 결정하기 전에 작동 방식을 명확하게 이해해야 합니다.

이 문서에서는 용량성 전압 분배기와 전압 분배기 규칙을 정의합니다. 또한 용량성 전압 분배기 등의 다양한 회로도를 살펴봅니다.

용량성 전압 분배기란 무엇입니까?

전압 분배기

출처:Wikipedia

용량성 분압기는 일정한 전압비를 유지하면서 전위차를 두 개로 나누는 회로입니다.

또한 용량성 분배기는 일반적으로 서로 일렬로 늘어선 한 쌍의 커패시터를 갖습니다.

이 회로의 주요 목적은 옴의 법칙에 따라 다양한 양의 전압을 다른 회로 부품에 할당하는 것입니다.

V=IR

어디에; V는 전압, I는 전류, R은 저항을 나타냅니다.

예를 들어, 12볼트 전원 공급 장치가 있는 경우 4개의 커패시터를 서로 직렬로 배치합니다(모두 1µF임). 그러면 커패시터는 12볼트의 절반인 6볼트의 전압 출력을 제공합니다.

전압 분배기 규칙이란 무엇입니까?

전압 분배기

출처:Wikimedia Commons.

평균적으로 두 개의 회로 소자가 직렬로 연결되면 입력 전압이 소자를 통해 분할됩니다.

마찬가지로 일부 회로 요소를 병렬로 상호 연결하면 전류도 구성 요소 전체에 분할됩니다.

따라서 병렬회로에서는 전류분배법칙을 사용하고, 직렬회로에서는 분압법칙을 이용하여 과정을 분석한다.

전위 분배기 규칙의 다른 이름인 전압 분배기 규칙은 요소의 개별 전압을 계산하는 데 도움이 되므로 회로 분석에서 중요한 역할을 합니다.

회로에 사용되는 요소에 따라 전압 분배기 규칙은 세 가지 범주로 나뉩니다.

즉;

• 유도 전압 분배기
• 용량성 전압 분배기
• 저항 전압 분배기

위의 각 항목을 자세히 살펴보겠습니다.

저항 회로에 대한 전압 분배기 규칙

저항 전압 분배기 규칙을 이해하기 위해 전압 소스에 직렬로 연결된 한 쌍의 저항이 있는 회로를 사용하겠습니다.

저항을 직렬로 연결했기 때문에 둘 다 비슷한 양의 전류가 흐르게 됩니다.

저항기

그러나 저항에는 대조되는 전압이 있습니다. 회로의 입력 전압은 한 쌍의 저항으로 나뉩니다. 또한 저항은 개별 전압의 양에 직접적인 영향을 미칩니다.

다음은 추가 이해를 위해 사용할 수 있는 회로입니다.

저항 회로

위의 회로도에서 저항 R₁ 및 R₂ V_S와 직렬로 연결 (전압원). 전압 소스는 1암페어의 총 전류를 제공합니다.

그럼에도 불구하고 디자이너는 모든 요소를 ​​직렬로 부착했습니다. 결과적으로 루프가 발생하고 이를 통해 흐르는 전류는 1암페어로 일정하게 유지됩니다.

이제 합계 전압을 계산하기 위해 공식을 사용할 수 있습니다.

V_S =V _{R 1} + V _{R 2} … (1)

어디,

V_R1 저항, R₁을 통한 전압을 나타냅니다. 및 V_R2 저항 R₂를 통해 전압을 나타냅니다. . 또한 제공된 모든 전압은 이 두 저항 사이에서 분할됩니다. 따라서 V_R1을 추가하여 합계 전압을 얻을 수 있습니다. 및 V_R2 .

OHMs 법률 준수

V_R1 =IR₁ +IR₂ …. (2)

따라서 방정식 (1)과 (2)에서;

V_S =IR₁ +IR₂

V_S =나(R₁ +R₂ )

다음으로 방정식 (2)에 첫 번째 전류의 값을 배치합니다.

V_R1 =IR₁

마찬가지로

V_R2 =IR₂

따라서 저항 회로의 전압 분배기 규칙은 전류 분배기 규칙과 모순됩니다.

유도 회로에 대한 전압 분배기 규칙

직렬 모드에서 회로에서 3개 이상의 인덕터를 상호 연결하면 인덕터를 통해 흐르는 전류가 일정하게 유지됩니다. 그럼에도 불구하고 소스 전압은 모든 인덕터에 퍼집니다.

인덕터

따라서 인덕터 전압 분배기 규칙을 사용하여 개별 인덕터의 전압 양을 계산할 수 있습니다.

유도 회로

설계자는 두 인덕터 L₁을 모두 연결했습니다. 및 L₂ 위의 회로도에서 직렬 모드로. 또한 V_L1 L₁을 통한 전압을 나타냅니다. , 그리고 마찬가지로 V_L2 L₂를 통한 전압을 나타냅니다. . V_S 공급 전압을 보여줍니다.

V_L1을 찾으려면 및 V_L2 , 우리는 인덕터 전압 분배기 규칙을 사용합니다. 이미 알고 있듯이 인덕터 전압에 대한 방정식은 다음과 같습니다.

여기서 L_eq 회로의 합 인덕턴스와 같으므로 전기 엔지니어는 예제 회로에서 인덕터를 직렬로 상호 연결했습니다. 따라서 합 인덕턴스는 두 인덕턴스의 조합입니다.

L_eq =L₁ + L₂

식 (3)에서;

인덕터 L₁을 통한 전압 이다;

마찬가지로 인덕터 L₂를 통한 전압 이다;

따라서 인덕터의 전압 분배기 규칙이 저항과 유사하다는 결론을 내릴 수 있습니다.

용량성 회로에 대한 전압 분배기 규칙

아래 회로를 사용하여 커패시터의 전압 분배기 규칙을 계산해 보겠습니다.

용량성 회로

어디에;

엔지니어는 V_S와 직렬로 한 쌍의 커패시터를 부착했습니다. , 소스 전압. 다음으로, 소스 전압은 둘로 나뉩니다. 하나는 커패시터 C₁를 통과합니다. 다른 하나는 커패시터 C₂를 통해 .

커패시터

또한 V_C1 커패시터 C₁를 통한 전압을 나타냅니다. , 및 V_C2 커패시터 C₂를 통한 전압을 나타냅니다. .

따라서 결합된 커패시턴스는

소스에서 제공한 총 요금:Q =C_eq V_S , 이는 본질적으로

커패시터 C₁ 전압;

V_C1 =Q₁ / C₁

커패시터 C₂ 전압;

V_C2 =Q₂ / C₂

요약하면 커패시터를 통한 개별 전압은 반대 커패시턴스에 총 커패시턴스와 총 전압을 곱한 비율입니다.

용량성 전압 분배기 공식

용량성 전압 분배기는 출력에 병렬이고 AC(교류) 입력에 상호 연결된 한 쌍의 커패시터를 사용하는 회로입니다.

공식을 사용하여 입력 및 출력 전압의 비율을 얻을 수 있습니다.

V_아웃 /V_in =1/ (1+C_S /C_P )

어디에;

• C_S 전체 직렬 연결된 커패시터의 전체 커패시턴스를 나타냅니다.

• C_P 병렬 연결된 모든 커패시터의 총 커패시턴스를 나타냅니다.

위의 공식은 V_in에 따라 달라지는 크기의 교류(AC) 신호를 제공합니다. 오프셋으로.

그러나 오프셋은 C_S의 커패시턴스 양에 따라 다릅니다. 또는 C_P .

용량성 전압 분배기의 회로도

용량성 AC 전압 분배기 회로

수식 X _C =1/ (2πf _ㄷ ) 용량성 전압 분배기 회로의 개별 커패시터를 통해 전압 분배를 유도합니다.

그럼에도 불구하고 회로의 커패시터에 할당된 전압의 양을 계산하려면 먼저 커패시터의 임피던스를 계산해야 합니다. 위의 공식을 사용하면 됩니다.

임피던스를 계산한 후 OHM 공식을 사용하여 각 커패시터를 통과하는 전압의 양을 알 수 있습니다.

예:

용량성 AC 전압 분배기 회로

위의 회로에는 두 개의 커패시터와 120V AC 공급 전압이 있습니다. 결과적으로 전압은 두 커패시터로 흐를 것입니다. 커패시터가 직렬 모드임을 기억하십시오.

이제 간단한 전압 분배기를 사용하여 할당된 전압을 알 수 있습니다. 여기서 1μF 커패시터는 두 배의 전압을 얻게 됩니다.

따라서 우리의 경우 80V가되고 커패시터 2μ는 40V가됩니다.

용량성 DC 전압 분배기 회로

전압은 V=Q/C 공식과 관련하여 DC 전압 분배기 회로에서 공유됩니다. 따라서 전압은 커패시터의 커패시턴스 값과 반대 대칭입니다.

본질적으로 더 낮은 커패시턴스를 갖는 커패시터는 더 높은 전압을 받게 됩니다. 반면에 커패시턴스가 더 큰 커패시터는 더 낮은 전압을 받습니다.

예:

용량성 DC 전압 분배기 회로

위의 회로는 15V의 DC 전압을 공급하며, 이는 15V가 한 쌍의 커패시터를 통해 흐를 것임을 의미합니다.

전압은 두 커패시터로 흐르므로 합계가 공급 소스 15V와 같게 됩니다.

커패시터의 전하가 비슷하다고 가정하면 커패시터의 커패시턴스 값에서 전압을 계산할 수 있습니다.

1μF 캐패시터 값이 2μF 캐패시터 값의 절반이라고 가정하면 첫 번째 캐패시터의 전압은 두 번째 캐패시터의 두 배입니다.

따라서 1μF 커패시터 전압은 10볼트가 되고 2μF 커패시터 전압은 5볼트가 됩니다.

용량성 전압 분배기의 장점과 단점

전압 분배기는 유용하지만 다른 모든 발명과 마찬가지로 장단점이 있습니다.

장점

• 열 손실 최소화
• 합리적인 가격
• DC(직류) 또는 AC(교류) 중 하나에서 작동
• 낮은 설치 비용
• 빈도 종속

단점

• 경량 AC에서만 작동
• 꽤 무겁다
• 과열은 작업 효율성을 떨어뜨립니다.
• 일부 전압 분배기는 설치 비용이 많이 들고 AC에서만 작동합니다.

용량성 전압 분배기의 사용

앞서 언급했듯이 용량성 전압 분배기는 다양한 응용 분야를 가지고 있습니다. 그 중 일부는 다음과 같습니다.

• 분압기는 전압을 낮추고 높은 수준의 전압을 측정할 수 있습니다.
• 마이크로컨트롤러 내부의 전압 분배기는 센서 저항 측정을 돕습니다.

마이크로컨트롤러

• 전압 분배기는 다양한 작동 전압을 연결할 때 로직 레벨 시프터로 작동합니다.

요약

이 기사를 읽은 후 용량성 분배기 회로를 정의하고 전압 분배기 규칙을 설명하고자 합니다.

용량성 분압기의 다양한 장점과 단점을 이해하는 것이 가장 좋습니다.

이 주제에 대한 추가 정보가 필요하시면 저희에게 연락해 주십시오.