充电时电容器消耗多少电流？

我正在使用一个大电容器来缓冲螺线管的负载要求（太阳能/电池供电设置，螺线管一天要踢几次）。有人提到如果我使用足够大的电容器，则需要串联一个电阻以缓和“电容性负载”（我后来发现的一个术语与这种情况无关）。

那么-3300uF电解电容在首次通电时会在12V电路中吸收多少电流（理论上）？（我意识到随着费用的增加，价值会随着时间下降。）

capacitor current

— 科洛西
source

它有2个成分，最初开启时会存在浪涌电流，这取决于电容的ESR和开启的dV / dT。在该瞬态事件之后，电容器缓慢充电。充电时间常数将为RC，根据其变化您将串联多少电阻。我们可以假设5RC时间对电容器完全充电。据我所知，Q = CV只是重要的一点，电流最初会根据您的串联电阻而变化，当电容器接近完全充电状态时，电流会缓慢减小，当电容器完全充电时，电流将为零。负责人

— user19579

电容器充电时的电流不是基于电压的（就像电阻负载一样）。相反，它基于电压随时间的变化率或ΔV/Δt（或dV / dt）。

为电容器充电时查找电流的公式为：

一世 = C \frac{d V}{d Ť}

$I = C\frac{dV}{dt}$

问题是这没有考虑内部电阻（或串联的限流电阻，如果包括一个）或电容器已经充满电荷。

您必须考虑施加到电容器的电荷的不断变化。换句话说，在开始的时候，它看起来像一个短路的电源（除非阻力，再次）。因此，电源可以处理的最大电流是理论上的最大电流。随着电容器充电，该电流呈指数下降，直到电容器达到最大电荷Q。

公式为：

一世 = \frac{V_{b}}{[R} Ë^{- Ť / [R C}

$I = \frac{V_b}{R}e^{-t/RC}$

其中是电源电压，R是电阻，t是时间，RC是时间常数（电阻和电容的乘积）。 $V_b$

假设您不使用限流电阻，并且电源的内部电阻为4Ω：

一世 = \frac{12}{4} Ë^{- 0 / 0.0132}

$I = \frac{12}{4}e^{-0/0.0132}$

在时间0 s，电流为3A。如果我们在1毫秒后计算：

一世 = \frac{12}{4} Ë^{- 0.001 / 0.0132}

$I = \frac{12}{4}e^{-0.001/0.0132}$

现在电流约为1A。

那么，给电容器充电需要多长时间？如果将时间常数RC（指数的0.0132）作为秒数，则有一个经验法则是电容器将在此持续时间内充电5倍：

5 \cdot 0.0132 = 0.066 s

$5\cdot0.0132 = 0.066s$

初始电流（或在该持续时间的某个部分中的电流）称为浪涌电流。您可能希望通过添加一个串联限流电阻来降低功耗，以保护电源。

— 耶尔顿
source

这很有帮助，谢谢。我如何确定电阻的尺寸？我应该只使用I = 12 / R e ^（-t / RC）公式并选择目标电流吗？

— kolosy

您需要选择一个对初始电流有一定上限的值，这是电路和电源可以安全处理的。还有其他方法可以限制浪涌电流，其中某些方法可能适用于您的设备，也可能不适用于您的设备。在这里的网站上四处看看，对此有一些疑问。

— JYelton

初始电流为Vb / R，其中Vb为电源电压，R为串联电阻（包括电容器的ESR，通常较小）。在任何给定的瞬间，瞬时电流由（Vb-Vc）/ R给出，其中Vb和R如上，Vc是电容器上已充电的电压。要获得完整的故事，您必须解决微分方程，这就是指数因子的来源。

— 约翰·R·斯特罗姆

@John感谢您的澄清，我将进行相应的编辑。

— JYelton

@MisforMary我建议发布一个新问题并引用这个问题。然后，您可以提供有关如何进行测量和计算的详细信息。比这里的评论交流更有可能提供帮助。:)

— JYelton