Как увеличить предел напряжения, подключив одинаковые конденсаторы?

Если последовательно соединить два одинаковых конденсатора, каждый с порогом напряжения v и емкостью c , общая емкость будет равна 1/2 c , а порог напряжения 2 v .

Тем не менее, гораздо лучше получить один конденсатор, который сам по себе соответствует более высокому порогу напряжения, поскольку последовательное соединение конденсаторов также приведет к более высокому эффективному последовательному сопротивлению (ESR). В приведенном выше сценарии вы удвоите ESR. Высокое ESR может вызвать нежелательные или катастрофические последствия для цепей, не предназначенных для этого.

Подробнее см. здесь: Каковы некоторые причины для последовательного соединения конденсаторов? а вот можно ли из двух обычных электролитических конденсаторов сделать неполярный электролитический конденсатор?

на постоянном токе

Если у вас есть два последовательно соединенных конденсатора с номиналом 100 В, вы не можете предположить, что их комбинация будет 200 В. Немного разные токи утечки будут означать, что одна крышка имеет большее напряжение, чем другая.

Это можно уменьшить, добавив к каждому конденсатору резисторы, значения которых ниже эффективного сопротивления утечки конденсаторов. Если крышка имеет утечку R, скажем, 10M$\Omega$, перейти на 1M$\Omega$резисторы. Любое отклонение будет уменьшено примерно в 10:1, НО я бы посоветовал вам не получить больше, чем 1,9-кратное исходное номинальное напряжение.

НА АС

Это определяется значениями конденсатора, поэтому, если один конденсатор меньше другого, на него будет поступать больше переменного напряжения.

Гипотетический случай идеальных конденсаторов, которые совершенно идентичны по току утечки и номинальному напряжению, хорошо описан в существующих ответах. На практике все немного сложнее.

Если нагрузка в приложении имеет большой рабочий цикл, требуется активная балансировка последовательно соединенных конденсаторов , чтобы защитить конденсаторы от преждевременного выхода из строя. Это можно сделать с помощью дискретных компонентов, но также доступны специализированные высокоинтегрированные ИС для балансировки конденсаторов.

В то время как электролитические конденсаторы общего назначения чувствительны к превышению номинального напряжения, неэлектролитические конденсаторы, такие как слюдяные или керамические, менее чувствительны. Наиболее чувствительными являются конденсаторы с двойным электрическим слоем (суперконденсаторы), которые также обычно рассчитаны на довольно низкие напряжения, что делает проблему более актуальной в схемах среднего напряжения.

Таким образом, ИС активной балансировки конденсаторов чаще всего используются для батарей суперконденсаторов, таких как буферные конденсаторы автомобильной аудиосистемы. Примером может служить диспетчер суперконденсаторов Texas Instruments BQ33100 , который может управлять последовательно от 2 до 5 или даже 9 суперконденсаторов или обычных конденсаторов.

Конечно, для обычных электролитических конденсаторов просто более экономично использовать конденсатор с более высоким номинальным напряжением или несколько параллельно соединенных высоковольтных конденсаторов с более низким номиналом.

На более простом уровне, для приложений с низким рабочим циклом/низкой нагрузкой, можно использовать подход пассивной балансировки. В этом приложении Maxwell Technologies описывается подход, состоящий из резистора, параллельного каждому конденсатору, в виде лестничной схемы. Резисторы рассчитаны так, чтобы «доминировать над общим током утечки ячейки», обычно в 10 раз превышающим максимальный ток утечки целевых конденсаторов.

Из ответа на другой вопрос , вот такая схема пассивной балансировки:

Конденсаторы, соединенные последовательно, добавляют свои допуски по напряжению. (Это верно, если их значения емкости идентичны.)

Обратите внимание, что эквивалентное значение емкости последовательно соединенных конденсаторов меньше , чем любое отдельное значение в соответствии с формулой: