Was sind einige Gründe, Kondensatoren in Reihe zu schalten?

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Normalerweise kombinieren Sie Kondensatoren entweder parallel, weil Sie die Gesamtkapazität erhöhen möchten, während Sie die Komponenten in einer bestimmten Form / Position anbringen, oder Sie kombinieren einfach Kondensatoren, indem Sie einen einzelnen Kondensator mit einem größeren Wert kaufen.

Die Kombination von Kondensatoren in Reihe reduziert die Gesamtkapazität und ist nicht sehr häufig. Aber welche Verwendungsmöglichkeiten gibt es dafür? Es sollte zum Beispiel nicht zur Erhöhung der Nennspannung verwendet werden, da Sie nicht garantieren können, dass die Mitte auf der Hälfte der Gleichspannung der Gesamtsumme liegt, ohne Ableitwiderstände zu verwenden.

Endolith
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Antworten:

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Ich habe es nur gesehen, um die Spannung zu erhöhen. Bei einigen Netzteil-Frontends (AC / DC-Wandlung) mit einem Spannungsverdoppler sind die Kondensatoren bei niedriger Spannung parallel und bei hoher Spannung in Reihe geschaltet. Dies funktioniert gut, da bei einer konstanten Stromausfall der Strom bei der niedrigeren Spannung doppelt so hoch ist.

Wie Sie bereits erwähnt haben, sind Ausgleichswiderstände erforderlich.

jluciani
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In einer Automobilanwendung habe ich zwei Keramikkondensatoren in Serie gesehen, um die Sicherheit gegen Kurzschlüsse zu erhöhen. Im Extremfall könnte ein Kurzschluss einen Brand auslösen, und ich hörte, dass dies mindestens einmal passiert war.

sternenblau
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Ich musste etwas Ähnliches tun, um ein Produkt mit UL-Zulassung zu erhalten. Der Test zum Ausfall von Bauteilen umfasste die Feststellung, was passieren würde, wenn ein interner Kondensator einen Kurzschluss aufweist. (Völlig unrealistischer Test, aber UL hält sich strikt an Regeln und segnet sie dafür. Die 50.000-A-Quelle wurde also direkt über zwei 100-A-Dioden kurzgeschlossen. Ja, die Flamme entkam der Schachtel.) Um den Test zu bestehen, ohne dass dies teuer war externe Sicherung, wir setzen zwei Kappen in Serie. Auf diese Weise wird der DC-Bus nicht kurzgeschlossen, wenn man ihn kurzschließt. Eine andere Möglichkeit ist natürlich, die Flamme einfach in der Schachtel zu lassen.
Stephen Collings
@StephenCollings Ich bin gespannt, warum Sie sagen, dass es ein unrealistischer Test ist. Liegt das an deiner speziellen Schaltung oder im Allgemeinen? Ich habe einen Keramik-Bypass-Kondensator zu kurz ausfallen sehen. Es war fast unmöglich, es ohne eine Wärmebildkamera zu finden. Die Strömung wurde durch die PS begrenzt, so dass die Kappe selbst nicht in Flammen aufging.
Horta
In meinem Fall handelte es sich um selbstheilende Filmkappen. Keramik ist sicher eher zu kurz.
Stephen Collings
"Wenn die Spannung keine Rolle spielt, können zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren einen sicheren Kurzschluss ermöglichen - eine Technik, die beim Hinzufügen eines rauschreduzierenden Bypass-Kondensators zwischen primärer und sekundärer Erdung nützlich ist." ieee.li/pdf/essay/…
endolith
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Ein weiterer Grund für die Ausführung in der Produktion ist die Reduzierung Ihrer Stückliste. Wenn Ihr Design eine Last von 100 nF Kappen hat, aber eine ~ 50 nF benötigt, ist es aufgrund der Menge, in der Sie die 100 nF kaufen, oft billiger, zwei 100 nF in Serie zu verwenden, und es verringert sich auch die Bestückungszeit.

mikeselectricstuff
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Manchmal sind Elektrolyte in Reihe geschaltet und weisen entgegengesetzte Polarisationsrichtungen auf. Mit anderen Worten, eine Kappe ist unabhängig von der von außen angelegten Spannung immer in Vorwärtsrichtung vorgespannt. Ich glaube, so kommt man zu der Situation, einen „nicht polarisierten Elektrolytkondensator“ zu haben.

nachverfolgen -

Es stellt sich heraus, dass das, was wie zwei gewöhnliche Elektrolyte aussehen könnte, nicht zwei gewöhnliche Elektrolyte sind. Trotz der unheimlichen Ähnlichkeit damit ist es sehr wahrscheinlich, dass die Geräte, die ich sah, auch andere Eigenschaften hatten.

Die Moral der Geschichte lautet also: Wenn Sie sehen, wie zwei Elektrolyte aneinander haften, ist es mit hoher Wahrscheinlichkeit ein NP-Elektrolyt, aber versuchen Sie nicht, einen mit regulären Elektrolyten allein herzustellen. (Ein bisschen wie "Sie können kein BJT aus zwei Dioden machen")

lebe und lerne, richtig? deshalb lieben wir alle unsere stapelbörsen. danke an Kortuk für den augenöffner.

JustJeff
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Nein, tu das nicht. Es wird auch als Kondensator fungieren, aber sobald Sie ein paar Volt übergeben, wird es den Isolator ausblasen.
Kortuk
@kortuk: ich finde es verrückt, denn wenn man immer vorwärts voreingenommen ist, ist man auch immer rückwärts voreingenommen, aber ich sage dir, ich habe so etwas im Handel gesehen - vielleicht war da noch etwas anderes los. fwiw es war in einer Audio-Frequenzweiche.
JustJeff
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Es sind spezielle Kondensatoren erhältlich, die für den Wechselstrombetrieb ausgelegt sind und üblicherweise als "nicht polarisierte" oder "NP" -Typen bezeichnet werden. Bei diesen werden vor dem Zusammenbau auf beiden Aluminiumfolienstreifen Oxidschichten in voller Dicke gebildet Durch die Wechselstromzyklen wirkt der eine oder andere Folienstreifen als Sperrdiode und verhindert, dass der Gegenstrom den Elektrolyten des anderen beschädigt. Im Wesentlichen verhält sich ein 10-Mikrofarad-Wechselstromkondensator wie zwei 20-Mikrofarad-Gleichstromkondensatoren in umgekehrter Reihe.
Endolith
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und ja, Sie können dies tun: electronics.stackexchange.com/questions/21928/…
Endolith
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Kortuks Kommentare hier sind das erste Mal, dass ich gehört habe, dass es "sehr riskant" ist, zwei identische Elektrolytkondensatoren hintereinander zu schalten.

Die folgenden Referenzen scheinen Kortuk zu widersprechen:

  • "Elektrolytkondensatoren ... Unpolare (oder bipolare) Vorrichtungen können hergestellt werden, indem zwei Anoden anstelle einer Anode und einer Kathode verwendet werden, oder man könnte die positiven oder negativen Elemente von zwei identischen Vorrichtungen miteinander verbinden und dann die anderen beiden Anschlüsse würde ein unpolares Gerät bilden. " - http://electrochem.cwru.edu/encycl/art-c04-electr-cap.htm

  • "Sie können zwei reguläre Elektrolyte hintereinander austauschen ... mit ihren negativen Enden in der Mitte. ... in der Tat, das ist es, was Sie finden würden, wenn Sie einen echten unpolarisierten Kondensator öffnen würden." - Charles Platt. "MAKE: Electronics: Lernen durch Entdeckung". O'Reilly Media, Inc., 2009. p. 249. (Auszüge finden Sie unter http://books.google.com/ ).

  • "Ein häufiges Argument ist, ob Sie einen nicht polarisierten Kondensator herstellen können, indem Sie zwei polarisierte Elektrolyte hintereinander schalten. Meines Wissens nach tun dies die Leute seit Jahren ohne Probleme." http://my.execpc.com/~endlr/electrolytic.html

Natürlich explodiert der Kondensator (oder auch nicht), egal auf welche Weise die Mehrheit abstimmt. Manchmal hat der Außenseiter recht.

Davidcary
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Ich denke, dies ähnelt der LED als Diodenproblem, solange Sie bei 5 V oder weniger bleiben, geht es Ihnen gut, bei meiner Arbeit verwenden wir 24 V (Industrie) und mein Kollege hat nicht zugehört. Der Austausch dieser 8 LED-Platinen kostet viel, wenn sie für medizinische Anwendungen zertifiziert sind.
Kortuk
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LEDs funktionieren gut als normale Dioden bei 220 V, wenn sie in Reihe mit 100 k oder so geschaltet sind. Sie brechen zwar um die 100 V ab, aber der Strom ist zu niedrig, um ernsthafte Schäden zu verursachen (zumindest nicht in einigen Tagen).
JPC
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Ich habe es nur getan, um die Nennspannung zu erhöhen, und wir haben große Superkondensatoren verwendet. Sie wurden mit 2,7 V bewertet und wir wollten 5 V, also schalteten wir in Reihe. Wir kauften einen netten Laderegler, der dafür sorgte, dass beide die gleiche Ladung hatten und sie gleichzeitig aufluden.

Es verringerte unsere Kapazität auf ~ 25 Farad, ich glaube, aber der ESR war <.1 Ohm.

Kortuk
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Wie hoch ist der Gesamt-ESR einer Reihenschaltung von (Super-) Caps? ESR1 + ESR2? Bedeutet Ihr letzter Satz, dass die Serienschaltung die ESR verbessert hat?
Alexei
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Ich habe zehn 3,3-F-Supercaps mit einer Nennspannung von 2,7 V in Reihe verwendet, um einen Pufferkondensator für eine digital gesteuerte Lokomotive einer Gartenmodelleisenbahn zu bauen. Dadurch läuft es viel besser über schmutzige Strecken oder Weichen. Die Nennspannung beträgt 24V.

Für die erste Version habe ich ein von jemand anderem vorgeschlagenes Schema verwendet, das die Spannung nicht ausgleicht. Es gibt ohnehin einen 3k3-Widerstand, der es über einige Minuten entlädt, um Überraschungen zu vermeiden.

Der zweite verwendet einen Widerstand von 1% 330 pro Kondensator, um die Spannung auszugleichen. Wir werden sehen, ob es einen Unterschied in der Lebensdauer gibt.

sternenblau
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Dies ist im Grunde das gleiche wie Kortuks Antwort
Endolith
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Eine Railgun bauen =)

Die Reihenschaltung erhöht die Spannungsfestigkeit (addieren Sie die Spannungsgrenzen aller Kappen in Reihe).

Brad Hein
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Möchte eine Railgun nicht, dass sie alle für hohe Ströme parallel sind?
Endolith
Ich denke nicht? "Die Kondensatoren sind in 8 in Reihe geschalteten Teilbänken zusammengebaut, von denen jede 4 Kondensatoren parallel enthält, für eine Nennleistung von 3200 V, eine Spitzenladung von 3,6 kV und eine (gemessene) Kapazität von 3088,3 uF."
Endolith
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Um Robustheit gegen Kurzschluss zu haben, werden speziell Keramikkondensatoren an Stromleitungen angeschlossen. Wenn der Kondensator kurzgeschlossen ist, kann die Leiterplatte verbrannt werden oder es kann ein Brand verursacht werden.

BULOI
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Nun, vielleicht sehen die Leute diese Konfiguration selten. Mit diesem Trick könnten jedoch bipolare Hochspannungskondensatoren erzeugt werden. Wenn Sie zwei gleichwertige Kondensatoren in Reihe schalten, Kathode-zu-Kathode, und nur die positive Leitung jeder Kappe verwenden, um eine Verbindung zu einem anderen Teil der Schaltkreise herzustellen.

Dieser Trick wird sehr oft bei Audiogeräten verwendet.

Meine zwei Cent.

Stephen E. Sun.
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Dies wurde in früheren Antworten erwähnt.
JRE