Pourquoi utiliser des condensateurs?

Pourquoi avez-vous besoin de stocker la tension pendant un certain temps dans un condensateur? J'ai toujours supposé que les circuits fonctionnaient lorsque vous l'allumiez et s'arrêtiez quand vous l'éteigniez.

Pourquoi tout le circuit ne peut-il pas être tiré sans condensateur? S'il est destiné au stockage, pourquoi ne pas utiliser simplement une bascule?

Si vous ne vouliez construire que des circuits numériques et que vos sources de tension conservaient une tension constante, quelle que soit l'intensité du courant, et que rien ne produise de bruit électrique, vous n'avez pas besoin de condensateurs.

Mais les sources de tension s'affaissent lorsque vous en tirez le courant. Les brosses de moteur (et de nombreux autres composants) produisent des pics de tension épouvantables que vous souhaitez filtrer de vos circuits numériques. Certaines personnes s’occupent également des circuits analogiques, où les signaux de tension et de courant varient en permanence sur une large plage. Des condensateurs sont nécessaires pour ce type de circuit variant dans le temps.

Les circuits numériques peuvent être particulièrement mauvais, mais en général, vous essayez de faire en sorte que le rail d'alimentation reste une source d'alimentation en courant continu. la plupart des circuits qui s’arrêtent soudainement pour s’alimenter sur le rail d’alimentation ne seraient pas heureux si le rail d’alimentation réagissait en plongeant.

À une vitesse supérieure, l'inductance pose un problème plus important que la résistance. Le condensateur agit comme une source d'énergie très proche. Vous tirez votre puissance à haute vitesse du condensateur et la source d'alimentation charge lentement le condensateur.

Lorsque cela est fait correctement, tout fonctionne aux spécifications. Lorsque vous fabriquez un produit commercial de manière inappropriée, vous obtenez un produit qui a des bugs très étranges, normalement lié à une charge élevée, car la tension s'affaisse (fléchit = tombe en dessous de ce qu'elle doit être). Dans le pire des cas, des signaux haute vitesse traversent vos lignes électriques et la FCC n'approuve pas votre produit car il émet de l'énergie haute fréquence.

Les condensateurs sont également largement utilisés en oscillateur , filtre et synchronisation circuits d' , car leur taux de charge et leur taux de décharge peuvent être calculés avec précision.

Dans un RC circuit , la valeur de la constante de temps (en secondes) est égale au produit de la résistance du circuit (en ohms) et de la capacité du circuit (en farads), soit R × C. C'est le temps nécessaire pour charger le condensateur, à travers la résistance, à 63,2% de la charge complète; ou de le décharger à 36,8% de sa tension initiale. Ces pourcentages d'allure impaire sont dérivés de la constante mathématique e (2.71828, la base des logarithmes naturels), en particulier 1 - 1 / e et 1 / e, respectivement.

Les circuits d'oscillateur et de synchronisation sont couramment utilisés dans les systèmes numériques pour fournir des générateurs de fréquence et une synchronisation. Les oscillateurs et les filtres se trouvent généralement dans les circuits analogiques, c.-à-d. Audio ou radiofréquence (RF).

L’une des applications les plus courantes des condensateurs en électrotechnique industrielle est la correction du facteur de puissance. Les condensateurs stockent l’énergie et la libèrent à chaque cycle sur un réseau de distribution d’alimentation en courant alternatif pour compenser le fait que des charges hautement inductives, telles que des moteurs électriques, tirent un courant «en retard» par rapport à la tension appliquée. Il en résulte un facteur de puissance faible sur le réseau de distribution électrique, ce qui signifie généralement que les actifs du réseau ne peuvent pas être utilisés à leur puissance apparente.

En utilisant la correction du facteur de puissance, qui signifie pour les charges inductives la commutation de condensateurs dans le réseau d’alimentation, le facteur de puissance peut être augmenté de près de 1, ce qui signifie que les actifs réseau tels que les grands transformateurs n’ont pas besoin d’être surdimensionnés.

En outre, la plupart des autorités chargées de l'approvisionnement en électricité vont pénaliser les utilisateurs dont le facteur de puissance est très faible, car ils supportent généralement le coût supplémentaire d'actifs de distribution surdimensionnés et sous-utilisés. Les grands utilisateurs industriels sont donc incités financièrement à installer des équipements de correction du facteur de puissance.

Les condensateurs servent également à filtrer l'ondulation lors du redressement de l'alimentation en courant alternatif en courant continu (par exemple: à l'étage d'entrée d'un variateur de vitesse ou d'un circuit inverseur).

De plus, les condensateurs sont utilisés pour "amplifier" les alimentations en courant continu (par exemple: pour convertir une alimentation en 5VDC en sortie 9VDC). Celles-ci sont appelées circuits "chopper".

Bonjour utilisateur1424 Vous semblez poser beaucoup de questions sur beaucoup de choses électroniques. Je vous recommande de trouver un bon livre tel que "The Art of Electronics" de Horowitz et Hill et de le lire attentivement.

Pourquoi tout le circuit ne peut-il pas être tiré sans condensateur?

Les circuits sont parfois dessinés sans condensateur, comme c'est implicite qu'ils seront inclus sur chaque broche d'alimentation logique. Évidemment, si vous utilisez un outil EDA, ils doivent figurer sur le schéma quelque part (généralement désincarné dans un coin), mais cela implique qu'il y en aura au moins un sur chaque broche (plusieurs seuils pouvant couvrir une plage de fréquences plus large), et aussi proche que possible.

Pour les prototypes, en particulier pour les prototypes, les condensateurs de dérivation sont encore plus importants. Il y aura souvent beaucoup plus d'inductance dans la boule de fils que la normale. Même si la fréquence de commutation est basse, le contenu spectral des contours peut être extrêmement élevé.

Voir cette question:
Qu'est-ce qu'un condensateur de découplage et comment savoir si j'en ai besoin?

Les condensateurs de découplage ont plusieurs objectifs. Premièrement, ils constituent une protection contre les variations de l’alimentation. Si le condensateur n’était pas là, un plongeon pourrait réinitialiser tout le circuit. De même, certaines parties du circuit consommant de l'énergie peuvent s'allumer et s'éteindre pendant le fonctionnement. L'activation crée également un creux; beaucoup de courant soudainement nécessaire à un endroit signifie qu'il n'est plus disponible ailleurs. Le condensateur est une mémoire tampon qui garantit que le courant est suffisant pour tous les composants à ces moments de commutation.

Un bon exemple est celui des écrans tactiles capacitifs (par exemple, les écrans tactiles sur iPhone).

Les écrans tactiles capacitifs utilisent une couche de matériau capacitif pour contenir une charge électrique. Toucher la surface de l'écran provoque une distorsion du champ électrostatique de l'écran, ce qui crée une chute de tension pouvant être mesurée en tant que variation de la capacité. Cet emplacement exact de la chute de tension est relevé par un contrôleur et transmis au processeur.