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代入圖(三) Pspice 模擬的零件值;

R

=100 、

C

=3.3×106

V

=10 、

t

=0,求電容充電開始的電壓。

得到

( 1 . 7 ms ) 0 . 1

1003.310

0 . 1 5 . 79 10

3

0 . 000579 0 ( A )

.PROBE V(0,2) V(R1) .END

*輸出描述

*程式結束

模擬結果如下圖(十三)所示。電容的電壓從

95 %

要充到

100 %

所要耗去的時間,比從

0 %

充到

95 %

還要更長。充電電流在充電瞬間最高,然後逐漸衰減;這是造成充電時間拉長的主要原因。

圖(十五).Pspice 模擬的結果

以實用性而言,充電電池的充電越快越好,而充電電池的充電特性,與電容的充電特性相似。

接下來提出幾個方法提高充電速率。

圖(十五)電容從

0V

充電至

10V

需要

1 0s

,若降低電容量則可達到提高充電速率,將電容C

1

改 為5000

μ F

模擬結果如下圖(十六)所示。但是降低電容量,很快就會沒電,需要再度充電,這個方 法並不好。

V(R1) V(0,2)

圖(十六).Pspice 模擬降低電容量的結果

Ω

之後,充電速率提高,電容量也減少。但是高電流通常是破壞電子零件的主因;容易過熱造成危 安因素,若採用耐高電流的材質;成本就提高了。這個方法也有缺陷。

V(R1) V(0,2)

圖(十七).Pspice 模擬提高充電電流的結果

第三個方法,針對最耗費充電時間的區段做改善,在充電達到電容量的

90 %

時提高充電電 壓,以增加充電電流;使充電速度加快。Vi 從

0s

3 .6s

10V

3.6s

4.15s

12V

4.15s

1 0s

10V

,程式如下:

*RC R1 1 0 150 C1 0 2 10000uF

Vi 1 2 PWL(0 0 0.00001 10 3.6 10 3.60001 12 4.15 12 4.15001 10 10 10) .TRAN 0 10s 0

.PROBE V(0,2) V(1,2) .END

*題行

*元件描述及電路描述

*元件描述及電路描述

*電源

*暫態分析

*輸出描述

*程式結束 Vi 的電壓變化如下圖(十六)所示。

圖(十六).Pspice 模擬 Vi 的變化

得到的結果如下圖(十七)所示。充電的速率提高了

50 %

以上,而且不會破壞電子零件,但是 對 Vi 的輸出電壓作控制,這需要額外的電路設計,而且精確度和可靠度都要高,才不會對電容 造

成破壞,也就是說充電器必須要有複雜的電路設計。

V(R1) V(0,2)

圖(十七).Pspice 模擬 Vi 變化的充電結果

電容在汽車音響改裝上也扮演不可或缺的腳色,尤其是在行李箱裝上重低音喇叭的台客車,

定會見到電容器,如下圖(十八)所示。圓柱型有點像小型滅火器的就是1F的電容器。

圖(十八).汽車音響改裝所加上的電容

擴大機必須有足夠的電流,穩定的工作電壓才能完全發揮效果,擴大機安裝位置距電瓶很 遠,而且電瓶的內阻大,當某一段音樂,例如很強烈的低音鼓,擴大機必須在很短時間內,提供 大量電流時,電瓶無法滿足擴大機的需求,表現出來的低音,速度感、精確度等都不夠,一般每 300 瓦的系統,適用1F電容,電容本身幾乎沒有阻抗,充放電速度很快,正好彌補電瓶的缺點。

當然若所播放的音樂不強烈,其實電容的功能幾乎是零。但是汽車音響改裝存在的理由就是

動喇叭;此電流就是從電容中放出來的放電電流。當音樂是連續的搖頭樂時,將會需要更多的大 電流。此時單一個電容已經不敷使用,需要並連兩三個增加電容量;增加放電電流。

音響中低音的頻率在約

40

Hz左右,更改圖(三)的電路元件值;

R 為

1

100 Ω

,電容C

1

為10

μ F

, Vi 為

0 ~ 70V

頻率為

40

Hz的方波,觀察放電的輸出電流。程式碼如下所示:

*RC R1 1 0 100 C1 0 2 10uF

Vi 1 2 PULSE(0 70 0 0 0 25mS 50mS) .TRAN 0 100ms 0

.PROBE I(R1) .END

*題行

*元件描述及電路描述

*元件描述及電路描述

*電源

*暫態分析

*輸出描述

*程式結束 模擬結果如下圖(十九)所示。

圖(十九).Pspice 模擬電容放電電流

並聯兩個電容與三個電容,模擬結果如下圖(二十)所示。

圖(二十).Pspice 模擬並聯電容放電電流

由上圖可知,並聯的電容越多;可在瞬間提供越高的放電電流,表現出來的重低音,速度感、精 確度等可以更加的提升。

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