Cargando un capacitor ideal a través de un diodo ideal, para siempre

1

Un poco de contexto sobre por qué hago la pregunta:

Tengo una aplicación en la que debo cargar un supercapacitador desde una fuente de voltaje que es igual al voltaje nominal de la tapa. Como tal, consideré usar un diodo en serie con la fuente de voltaje para realizar una reducción en el voltaje del capacitor. Esto me hizo pensar en cómo funcionaría un circuito tan real y cómo funcionaría su contraparte ideal.

El problema ideal

En el siguiente esquema, suponga que todos los componentes del circuito deben mostrar un comportamiento ideal:

Suponiendoquelafuentedevoltajecomienzaa0Vyluegoseconfiguraa3,3V,elcondensadorcomenzaráacargarse.Latensióndelcondensadorseráigualalatensióndelafuentemenoslacaídadetensióndirectadeldiodo,Vfwd.Vfwddisminuyeconlacorriente,uncomportamientoquesedescribeenlaecuacióndeldiododeShockley:

donde

  • I es la corriente de diodo,
  • I_S es la corriente de saturación de polarización inversa (o corriente de escala)
  • VD es el voltaje a través del diodo
  • VT es el voltaje térmico kT / q (la temperatura de los tiempos constantes de Boltzmann dividida por la carga de electrones)
  • n es el factor de idealidad, también conocido como factor de calidad o, a veces, coeficiente de emisión.

Esta ecuación sugiere que, dada la tensión en el diodo, debería fluir algo de corriente. Si se deja para siempre, el voltaje en el capacitor ideal debería, por lo tanto, acercarse al equilibrio con la fuente de voltaje.

Entonces, antes de pasar al problema real, en el circuito ideal de arriba, ¿a qué tendería la tensión en el capacitor, Vc, si se deja para siempre?

    
pregunta Gerry

2 respuestas

2

La ecuación del diodo Shockley produce corriente no cero para voltaje no cero , por lo tanto, el condensador se cargará siempre que haya una diferencia entre el capacitor y el voltaje de la fuente (\ $ V_C < V_1 \ $), es decir, \ $ V_C \ $ se acercará arbitrariamente a \ $ V_1 \ $ si solo esperas lo suficiente.

    
respondido por el Curd
1

La situación en la que el circuito termina después de un largo tiempo, casi no fluirá ninguna corriente.

La ecuación del diodo de Shockley es válida para una situación en la que un actual fluye.

La ecuación del diodo de Shockley asume un valor constante de \ $ I_s \ $ que es "suficientemente bueno" para cálculos cuando fluye algo de corriente, pero no cuando la corriente es más pequeña que el valor de \ $ I_s \ $.

Entonces, otros efectos entran en juego cuando el condensador se ha cargado a un voltaje cercano al valor de V1. Luego, la fuga y la deriva en el diodo harán que se comporte más o menos como una resistencia de alto valor, por lo que la tensión se desviará hacia V1.

    
respondido por el Bimpelrekkie

Lea otras preguntas en las etiquetas