如何计算电容器的充电时间

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前言

本文针对电容充放电应用列举了常用的计算公式,旨在方便相关人员正确计算电容的充电时间、充电机功率、电容大小等。

更新历史

2018年9月6日 - 初稿

作者:海伏科技——gaaluu(转载注明出处)
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基本公式

Q=It

Q=CV

W={\frac{1}{2}}CV^2

P=VI

W=PT

推导公式

计算充电时间

T_{charge}=\frac{{\frac{1}{2}} \times C_{load} \times V_{charge} \times V_{rated}}{P_{peak}}

例:使用额定电压为20kV的M10C将1uF电容器充至15kV;M10C峰值功率为1100J/s。

T_{charge}=\frac{{\frac{1}{2}} \times 1 \times 10^{-6} \times 15000 \times 20000}{1100}=136.4ms

计算峰值功率

P_{peak}=\frac{{\frac{1}{2}} \times C_{load} \times V_{charge} \times V_{rated}}{T_{charge}}

例:一个5uF电容需要在30ms内充到5kV。

P_{peak}=\frac{{\frac{1}{2}} \times 5 \times 10^{-6} \times 5000 \times 5000}{30 \times 10^{-3}}=2083J/s

计算平均功率

P_{avage}=\frac{1}{2} \times C_{load} \times V_{charge} \times V_{rated} \times R_{eprate}

例:一个20nF电容器需要以100Hz的重复频率重复充电至30kV.

P_{avage}={\frac{1}{2}} \times 20 \times 10^{-9} \times 30000 \times 30000 \times 100=900J/s

计算重复频率

Reprate=\frac{P_{avage}} {{\frac{1}{2}} \times C_{load} \times V_{charge} \times V_{rated}}

例:使用M10C_20kV电源将2μF负载电容器充电至15kV。 最大重复频率是多少。

Reprate=\frac{1000}{{\frac{1}{2}} \times 2 \times 10^{-6} \times 15000 \times 20000}=3.3Hz

计算充电电流

I_{charge}=\frac{2 \times P_{peak}}{V_{rated}}

例:M10C_40kV的充电电流是多少。

I_{charge}=\frac{2 \times 1100}{40000}=55 \times 10^{-3}A

计算恒流充电时间

T_{charge}=\frac{C_{load} \times V_{charge}}{I_{charge}}

例:一台额定电流是1A的电源,给20uF电容充到10kV

T_{charge}=\frac{20 \times 10^{-6} \times 10000}{1}=0.2s

备注

C_{load}-负载电容器,单位法拉;

I_{charge}-峰值输出电流,单位安培;

P_{avage}电源平均额定峰值功率,单位焦耳每秒;

Reprate-充电频率,单位次每秒;

P_{peak}-电源额定峰值功率,单位焦耳每秒;

T_{charge}-负载充电时间,单位秒;

V_{charge}-需要的电容器电压,单位伏特;

V_{rated}-电源额定电压,单位伏特;

海伏科技电容充放电电源

海伏科技生产的电容充放电专用电源较常规高压电源具有充电快,重复频率高等优点。高频高压开关电源的优势,体积小,重量轻,具有外部控制接口,模块化设计,方便使用等优点。同时特有的工作模式切换功能,解决常规高压电源给容性负载充电的过冲问题。

总结

海伏科技生产的电容充放电专用电源可以匹配容性负载重频放电,并且有成熟的应用案例。

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