Quais são alguns dos motivos para conectar capacitores em série?


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Geralmente, você combina capacitores em paralelo porque deseja aumentar a capacitância total enquanto ajusta os componentes em uma determinada forma / posição, ou apenas combina capacitores comprando um único capacitor de maior valor.

A combinação de capacitores em série reduz a capacitância total e não é muito comum, mas quais são os usos possíveis para isso? Não deve ser usado para aumentar a classificação de tensão, por exemplo, pois você não pode garantir que o meio esteja com metade da tensão CC do total, sem usar resistores de sangramento.

Respostas:


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Eu só vi isso para aumentar a tensão. Em algumas partes frontais da fonte de alimentação (conversão CA / CC) com um dobrador de tensão, os capacitores estão em paralelo em baixa tensão e em série em alta tensão. Isso funciona bem, pois, para uma energia constante, a corrente é dupla na tensão mais baixa.

Como você mencionou, são necessários resistores de balanceamento.


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Em uma aplicação automotiva, vi dois capacitores de cerâmica em série para aumentar a segurança contra curtos-circuitos. No caso extremo, um curto-circuito poderia iniciar um incêndio, e ouvi dizer que isso havia acontecido pelo menos uma vez.


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Eu tive que fazer algo semelhante ao obter um produto listado na UL. O teste de "falha de componentes" incluía ver o que aconteceria se um capacitor interno falhasse rapidamente. (Teste completamente irrealista, mas a UL é uma defensora das regras, e as abençoe por isso. Portanto, a fonte de 50.000 amperes foi conectada diretamente em dois diodos 100A. Sim, a chama escapou da caixa.) Para passar no teste sem exigir custos dispendiosos. fusão externa, colocamos duas tampas em série. Dessa forma, se houver um curto, o próprio barramento DC não está em curto. Obviamente, outra maneira de contornar isso é apenas manter a chama na caixa.
precisa

@StephenCollings Estou curioso para saber por que você diz que é um teste irrealista. É por causa do seu circuito específico ou em geral? Eu vi um capacitor de bypass de cerâmica falhar em um curto. Era quase impossível encontrá-lo sem uma câmera térmica. A corrente foi limitada pelo PS, de modo que a tampa em si não pegou fogo.
horta 31/08

No meu caso, eram tampas de filme auto-reparáveis. Cerâmica é mais provável que curto, com certeza.
Stephen Collings

"Onde a tensão não é um problema, dois capacitores em série podem permitir um curto-circuito em segurança - uma técnica útil ao adicionar um capacitor de desvio de redução de ruído entre os aterramentos primário e secundário". ieee.li/pdf/essay/...
endolith

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Outro motivo, quando realizado nos projetos de produção, é reduzir a lista de materiais (BOM). Se o seu projeto possui cargas de 100 nF, mas precisa de um ~ 50 nF, geralmente é mais barato usar duas 100 nF em série devido à quantidade em que você está comprando as 100 nF e também reduz o tempo de configuração do local.


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Às vezes, você vê eletrolíticos conectados em série, com direções de polarização opostas. Em outras palavras, uma tampa sempre terá polarização direta, independentemente da tensão aplicada externamente. Creio que é assim que se chega à situação de ter um capacitor 'eletrolítico não polarizado'.

acompanhamento -

Acontece que o que pode parecer dois eletrolíticos comuns não são, de fato, dois eletrolíticos comuns . Apesar da estranha semelhança com isso, é altamente provável que os dispositivos que eu vi também tenham outras propriedades.

Portanto, a moral da história é que, se você ver o que parece ser dois eletrolíticos presos um ao outro, é altamente provável um eletrolítico de 'NP', mas não tente criar um por conta própria com eletrolíticos regulares. (Como "você não pode fazer um BJT a partir de dois diodos")

viver e aprender, certo? é por isso que todos nós amamos nossas trocas de pilhas. obrigado a Kortuk pelo abridor de olhos.


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Não, não faça isso. Ele também funcionará como um capacitor, mas uma vez que você passar alguns volts, ele explodirá o isolador.
Kortuk


@kortuk: Eu acho que é loucura, porque se alguém está sempre enviesado, também é sempre inverso, mas digo que vi esse tipo de coisa vendida comercialmente - talvez alguma outra coisa estivesse acontecendo lá. fwiw estava em um circuito de crossover de áudio.
JustJeff

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"Capacitores especiais projetados para operação CA estão disponíveis, geralmente chamados de tipos" não polarizados "ou" NP ". Nestas camadas de óxido de espessura total são formadas nas tiras de alumínio antes da montagem. Nas metades alternativas de os ciclos de corrente alternada, uma ou outra das tiras de alumínio, atuam como um diodo de bloqueio, impedindo que a corrente reversa danifique o eletrólito do outro. Essencialmente, um capacitor de 10 microfarad CA se comporta como dois capacitores de 20 microfarad DC em séries inversas ".
Endolith 18/06


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Os comentários de Kortuk aqui são a primeira vez que ouvi dizer que colocar dois capacitores eletrolíticos idênticos consecutivos é "muito arriscado".

As seguintes referências parecem contradizer Kortuk:

  • "capacitores eletrolíticos ... Dispositivos não polares (ou bipolares) podem ser feitos usando dois ânodos em vez de um ânodo e um cátodo, ou pode-se conectar os pontos positivos ou negativos de dois dispositivos idênticos e depois os outros dois terminais formaria um dispositivo não polar ". - http://electrochem.cwru.edu/encycl/art-c04-electr-cap.htm

  • "você pode substituir dois eletrolíticos regulares em série ... com suas extremidades negativas unidas no meio. ... de fato, é o que você encontraria se abrisse um capacitor não polarizado". Charles Platt. "FAZER: Eletrônica: aprendendo através da descoberta". O'Reilly Media, Inc., 2009. p. 249. (trechos disponíveis em http://books.google.com/ ).

  • "Um argumento comum é se você pode ou não criar um capacitor não polarizado colocando dois eletrolíticos polarizados consecutivos. As pessoas fazem isso há anos, sem problemas para o meu conhecimento". http://my.execpc.com/~endlr/electrolytic.html

Obviamente, o capacitor explodirá (ou não), não importa o caminho que a maioria vote. Às vezes, o oprimido está certo.


Eu acho que isso é semelhante ao LED como um problema de diodo, desde que você fique em 5V ou menos, você está bem, no meu trabalho usamos 24V (industrial) e meu colega de trabalho não escutou. Essas 8 placas de LED custam muito para substituir se forem certificadas para aplicações médicas.
precisa saber é o seguinte

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Os LEDs funcionam bem como diodos normais a 220V, se em série com 100k ou mais. Eles quebram em torno de 100V, mas a corrente é muito baixa para causar danos graves (pelo menos em alguns dias).
JPC


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Eu só fiz isso para aumentar a classificação de tensão e estávamos usando super capacitores grandes. Eles foram classificados para 2,7 V e queríamos 5V, então nos conectamos em série. Compramos um bom controlador de carregamento, que fez o trabalho de garantir que ambos tivessem a mesma carga, cobrando-os em paralelo.

Isso diminuiu nossa capacitância para ~ 25 Farads, acredito, mas a ESR foi <0,1 ohms.


Qual é o ESR total de uma conexão em série de (super) caps? ESR1 + ESR2? Sua última frase implica que a conexão em série melhorou a ESR?
9117 alexei

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Eu usei dez supercaps de 3.3F classificadas em 2.7V em série para construir um capacitor de buffer para uma locomotiva controlada digitalmente de uma ferrovia de modelo de jardim. Isso faz com que ele funcione muito melhor em trilhas ou interruptores sujos. A tensão nominal é 24V.

Para a primeira versão, usei um esquema proposto por outra pessoa, que não equilibra a tensão. De qualquer maneira, existe um resistor de 3k3 para descarregá-lo por alguns minutos, para evitar surpresas.

O segundo usará um resistor de 1% 330 por capacitor para equilibrar a tensão; veremos se há diferença na longevidade.


isso é basicamente o mesmo que a resposta de Kortuk
endolith

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Para fazer uma railgun =)

Conectá-los em série aumenta a capacidade de tensão (adicione limites de tensão de todas as tampas em série).


Uma ferrovia não quer todos em paralelo para alta corrente?
endolith 30/05

Eu acho que não? "Os capacitores são montados em 8 subbancos conectados em série, cada banco contendo 4 capacitores em paralelo, para uma classificação total de 3200V nominal, carga de pico de 3,6kV e capacitância de 3088,3uF (medida)".
endolith

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Ter robustez contra curto-circuito, especialmente capacitores de cerâmica conectados a linhas de energia. Se o capacitor for curto, ele pode queimar o traço da placa de circuito impresso ou, pior ainda, causar incêndio.


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Bem, talvez as pessoas raramente vejam essa configuração; no entanto, esse truque pode ser usado para criar capacitores bipolares de alta tensão. Se você conectar em série dois capacitores de igual valor em série, catodo a catodo e usar apenas o fio positivo de cada tampa para conectar a outra parte dos circuitos.

Esse truque é frequentemente visto em equipamentos de áudio.

Meus dois centavos.


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Isso é mencionado nas respostas anteriores.
JRE
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