Diviseur de tension capacitif :un guide détaillé

Les diviseurs de tension capacitifs sont de plus en plus populaires; vous les trouverez utilisés dans de nombreux projets électriques tels que les oscillateurs Colpitts, entre autres.

Cependant, avant de décider d'utiliser un diviseur de tension capacitif, vous devez bien comprendre leur fonctionnement.

Cet article définit les diviseurs de tension capacitifs et la règle du diviseur de tension. Vous examinerez également les différents schémas de circuit d'un diviseur de tension capacitif et plus encore.

Qu'est-ce qu'un diviseur de tension capacitif ?

Diviseur de tension

Source :Wikipédia

Un diviseur de tension capacitif est un circuit qui prend une différence de tension potentielle et la divise en deux tout en maintenant un rapport de tension constant.

De plus, un diviseur capacitif aura généralement une paire de condensateurs alignés les uns avec les autres.

L'objectif principal de ce circuit est d'allouer diverses quantités de tensions à d'autres parties du circuit selon la loi d'Ohm :

V=IR

Où; V représente la tension, I signifie le courant et R la résistance.

Par exemple, lorsque vous avez une alimentation 12 volts, vous placez quatre condensateurs en série les uns avec les autres (et tous sont de 1 µF). Ensuite, les condensateurs offriront une tension de sortie de 6 volts, soit la moitié des 12 volts.

Qu'est-ce qu'une règle de diviseur de tension ?

Diviseur de tension

Source :Wikimedia Commons.

En moyenne, la tension d'entrée se divise à travers les éléments lorsque deux éléments de circuit sont interconnectés en série.

De même, lorsque vous interconnectez certains éléments de circuit en parallèle, le courant se répartira également dans tous les composants.

Par conséquent, nous utilisons la règle du diviseur de courant pour les circuits parallèles, et pour un circuit en série, nous utilisons la règle du diviseur de tension lors de l'analyse du cours.

La règle du diviseur de tension, autre nom de règle du diviseur de potentiel, joue un rôle essentiel dans l'analyse du circuit car elle nous aide à calculer la tension individuelle des éléments.

Selon les éléments utilisés dans un circuit, la règle du diviseur de tension se répartira en trois catégories.

À savoir ;

• Diviseur de tension inductif
• Diviseur de tension capacitif
• Diviseur de tension résistif

Examinons de plus près chacun des éléments ci-dessus.

Règle du diviseur de tension pour les circuits résistifs

Pour comprendre la règle du diviseur de tension résistif, utilisons un circuit avec une paire de résistances reliées en série à la source de tension.

Puisque vous avez interconnecté les résistances en série, elles (les résistances) ont toutes deux une quantité de courant similaire qui les traverse.

Résistances

Cependant, les résistances ont une tension contrastée; la tension d'entrée du circuit se divise en la paire de résistances. De plus, la résistance affecte directement la quantité de tension individuelle.

Vous trouverez ci-dessous un circuit que vous pouvez utiliser pour mieux comprendre :

Un circuit résistif

D'après le schéma de circuit ci-dessus, les résistances R₁ et R₂ interconnecter en série avec V_S (la source de tension). La source de tension fournit un courant total de 1 ampère.

Néanmoins, le designer a apposé tous les éléments en série; par conséquent, il y aura une boucle et le courant qui les traversera restera constant à 1 ampère.

Maintenant, pour calculer la tension somme, vous pouvez utiliser la formule :

V_S =V _{R 1} + V _{R 2} … (1)

Où,

V_R1 représente la tension à travers la résistance, R₁ et V_R2 représentent la tension à travers la résistance R₂ . De plus, toute la tension fournie se répartit entre ces deux résistances. Ainsi, vous pouvez obtenir la tension somme en ajoutant V_R1 et V_R2 .

Suivant la loi OHMs ;

V_R1 =IR₁ +IR₂ …. (2)

Ainsi à partir des équations (1) et (2);

V_S =IR₁ +IR₂

V_S =I(R₁ +R₂ )

Ensuite, placez la valeur du premier courant dans l'équation (2)

V_R1 =IR₁

De même

V_R2 =IR₂

Ainsi, la règle du diviseur de tension d'un circuit résistif contredit la règle du diviseur de courant.

Règle du diviseur de tension pour les circuits inductifs

Lorsque vous interconnectez trois inductances ou plus dans un circuit en mode série, le courant circulant dans les inductances reste constant. Néanmoins, la tension de la source se propage à toutes les inductances.

Inducteurs

Par conséquent, vous pouvez utiliser la règle du diviseur de tension d'inductance pour calculer la quantité de tension dans une inductance individuelle.

Un circuit inductif

Le concepteur a relié les deux inducteurs L₁ et L₂ en mode série à partir du schéma de circuit ci-dessus. De plus, V_L1 représente la tension passant par L₁ , et de même, V_L2 représente la tension à travers L₂ . Le V_S affiche la tension d'alimentation.

Pour trouver V_L1 et V_L2 , nous utilisons la règle du diviseur de tension de l'inductance. Comme vous le savez déjà, l'équation de la tension des inductances est ;

Où L_eq est égal à l'inductance somme du circuit, l'ingénieur électricien a interconnecté les inductances en série dans notre exemple de circuit. Ainsi, l'inductance somme est une combinaison des deux inductances ;

L_eq =L₁ + L₂

De l'équation (3);

Tension à travers l'inductance L₁ est ;

De même, la tension à travers l'inductance L₂ est ;

Ainsi, nous pouvons conclure que la règle du diviseur de tension d'un inducteur est similaire aux résistances.

Règle du diviseur de tension pour les circuits capacitifs

Utilisons le circuit ci-dessous pour calculer la règle du diviseur de tension d'un condensateur.

Un circuit capacitif

Où ;

L'ingénieur a apposé une paire de condensateurs en série avec V_S , la tension source. Ensuite, la tension de la source se divise en deux. On passe par le condensateur C₁ et l'autre à travers le condensateur C₂ .

Condensateurs

De plus, V_C1 représente la tension à travers le condensateur C₁ , et V_C2 représente la tension à travers le condensateur C₂ .

Ainsi, la capacité combinée est

La somme des charges fournies par la source :Q =C_eq V_S , qui est essentiellement

Condensateur C₁ tension ;

V_C1 =Q₁ / C₁

Condensateur C₂ tension ;

V_C2 =Q₂ / C₂

En résumé, la tension individuelle à travers un condensateur est un rapport de capacité opposée multiplié par la capacité totale et la tension totale.

Formule du diviseur de tension capacitif

Un diviseur de tension capacitif est un circuit qui utilise une paire de condensateurs parallèles à la sortie et interconnectés à l'entrée AC (courant alternatif).

Vous pouvez obtenir le rapport de la tension d'entrée et de sortie en utilisant la formule ;

V_sortie /V_dans =1/ (1+C_S /C_P )

Où ;

• C_S représente la capacité totale de l'ensemble des condensateurs connectés en série.

• C_P représente la capacité totale de chaque condensateur connecté en parallèle.

La formule ci-dessus fournit un signal de courant alternatif (AC) avec une amplitude qui dépend du V_in avec un décalage.

Cependant, le décalage varie en fonction de la quantité de capacité de C_S ou C_P .

Schéma de circuit du diviseur de tension capacitif

Circuit diviseur de tension AC capacitif

La formule X _C =1/ (2πf _c ) guide la division de tension à travers des condensateurs individuels dans un circuit diviseur de tension capacitif.

Même ainsi, pour calculer la quantité de tension allouée aux condensateurs du circuit, vous devez d'abord calculer l'impédance du condensateur. Vous pouvez le faire en utilisant la formule ci-dessus.

Après avoir calculé l'impédance, vous pouvez ensuite utiliser la formule OHM pour connaître la quantité de tension traversant chaque condensateur.

Par exemple :

Un circuit diviseur de tension AC capacitif

Le circuit ci-dessus a deux condensateurs et une tension d'alimentation de 120 V CA ; par conséquent, la tension circulera vers les deux condensateurs. N'oubliez pas que les condensateurs sont en mode série.

Vous pouvez maintenant utiliser un simple diviseur de tension pour connaître la tension allouée, où le condensateur de 1 μF recevra le double de la tension.

Par conséquent, dans notre cas, ce sera 80 V et le condensateur 2μ obtiendra 40 V

Circuit diviseur de tension CC capacitif

La tension est partagée dans un circuit diviseur de tension CC selon la formule V=Q/C. La tension est symétrique à l'opposé de la valeur de capacité du condensateur.

Essentiellement, le condensateur ayant une capacité inférieure recevra une tension plus élevée. D'autre part, le condensateur avec plus de capacité recevra une tension moindre.

Par exemple :

Circuit diviseur de tension CC capacitif

Les circuits ci-dessus fournissent une tension continue de 15 V, ce qui signifie que les 15 volts passeront par la paire de condensateurs.

La tension circulera vers les deux condensateurs de sorte qu'une fois totalisée, elle sera égale à la source d'alimentation 15 V.

En supposant que les condensateurs ont une charge similaire, vous pouvez calculer la tension à partir de leurs valeurs de capacité.

Étant donné que la valeur du condensateur 1μF est la moitié de la valeur du condensateur 2µF, la tension du premier condensateur sera le double de celle du second.

Par conséquent, la tension du condensateur 1μF sera de 10 volts et la tension du condensateur 2µF sera de 5 volts.

Avantage et inconvénient du diviseur de tension capacitif

Les diviseurs de tension sont utiles, mais ils ont aussi des avantages et des inconvénients comme toutes les autres inventions.

Avantages

• Perte de chaleur minimale
• Abordable
• Fonctionne sur DC (courant continu) ou AC (courant alternatif)
• Faible coût d'installation
• En fonction de la fréquence

Inconvénients

• fonctionne uniquement sur courant alternatif léger
• Assez lourd
• La surchauffe réduit l'efficacité du travail
• Quelques diviseurs de tension sont coûteux à installer et ne fonctionnent qu'avec du courant alternatif.

Utilisations du diviseur de tension capacitif

Comme mentionné précédemment, les diviseurs de tension capacitifs ont de nombreuses applications. Certains d'entre eux incluent :

• Un diviseur de tension peut abaisser la tension et permettre la mesure d'une tension de haut niveau.
• Des diviseurs de tension à l'intérieur d'un microcontrôleur facilitent la mesure de la résistance d'un capteur.

Un microcontrôleur

• Un diviseur de tension fonctionne comme un décaleur de niveau logique lors de l'interfaçage de diverses tensions de fonctionnement.

Résumé

Après avoir lu cet article, nous espérons définir un circuit diviseur capacitif et expliquer la règle du diviseur de tension.

Il serait préférable de comprendre les différents avantages et inconvénients d'un diviseur de tension capacitif.

Si vous avez besoin de plus d'informations sur le sujet, veuillez nous contacter.