2024年1月2日 星期二

RC電路分析2

在前一篇我們 了解了如何用電阻電容來控制電晶體通斷路的頻率之後
還有一個重要的伏筆要來聊聊
就是充電時間t1(設計為通路)和放電時間t2(設計為斷路)這兩個之間的微妙關係
t1由電容大小和VR上半部電阻(加上限流電阻)決定
t2由電容大小和VR下半部電阻決定
(其實應該還有電壓,但在這裡先不討論了)
t1+t2則決定了整體電路的週期(頻率)


因此若改變VR中間接腳的位置
就可以改變和t1和t2的時間
我們將頻率放慢到0.5Hz(週期2秒)來看看
為方便觀察
我們將電路設計為通路時亮藍燈,斷路時亮紅燈
在週期不變的情況下
若充電時間(通路)t1=0.2s,放電時間(斷路)t2就會是1-0.2=1.8秒
藍燈亮的時間較短,紅燈亮的時間較長
若反之,充電時間(通路)t1=1.8s,放電時間(斷路)t2就會是1-1.8=0.2秒
藍燈亮的時間較長,紅燈亮的時間較短,
若剛好都是1秒,則藍燈紅燈亮的時間均相同
如下影片


佔空比10%


佔空比90%


佔空比50%


這個概念就是所謂的佔空比(Duty Ratio)
也就是通路(高電位)時間佔整體週期的比率
當佔空比越高,電路相對的整體功率也越高
若頻率調高到數十赫,人眼就幾乎看不到閃爍的過程
感覺上就會是整體亮度的調製
這就是上一篇提到的PWM真正的概念
PWM,Pulse-width modulation,脈衝寬度調制
實務上通常我們會將頻率拉高到數K到數十K
這樣會更接近直流的情況
但也不能無限制拉上去,這部分有機會再說

如下影片
我們將頻率拉到4K左右
就可以當作很平順的調光器或馬達的調速器了