Processo Tipo
Expressão gráfica
Pensamento Tipo
Expressão estruturada
Anotações Tipo
Expressão eficiente
Mapa de árvore
Diagrama de colchetes
Modo padrão
Diagramas de circuitos em série e paralelo são fundamentais para o projeto eletrônico e servem como modelos simplificados para a compreensão de sistemas complexos, como redes elétricas e redes neurais. Ao dominar suas principais características e técnicas de desenho, os engenheiros podem navegar com eficiência por todo o processo, desde a prova de conceito até a implementação do produto. Este artigo fornecerá uma introdução aos circuitos em série e paralelo.
A corrente se origina do terminal positivo da fonte de alimentação , flui por cada componente (como um resistor, lâmpada, motor, etc.) em sequência e, finalmente, retorna ao terminal negativo da fonte de alimentação, formando uma única estrutura de circuito fechado. A corrente tem apenas um caminho para fluir e os componentes são conectados em série.
Conservação da corrente: A corrente através de cada componente é igual (I=I1=I2=...=In).
Superposição de tensões: A tensão total é igual à soma das tensões parciais de cada componente (U=U1+U2+...+Un).
Reação em cadeia de falhas: uma quebra em qualquer componente causará falha em todo o circuito.
Risco de distribuição desigual de tensão: se as resistências dos componentes variarem significativamente, alguns componentes podem sofrer sobretensão (por exemplo, quando lâmpadas de potências diferentes são conectadas em série, a lâmpada de menor potência tem maior probabilidade de queimar).
Sensibilidade a falhas: a falha de um único componente pode causar paralisia geral e há falta de projeto redundante.
Limitação de potência: A potência total é limitada pelo componente nominal mínimo (P=I2 ⋅ R), portanto os parâmetros do componente devem ser selecionados com cuidado.
Requisitos de alta tensão
Baterias conectadas em série: A lanterna usa duas baterias secas de 1,5 V conectadas em série para obter uma voltagem total de 3 V.
Energia do veículo elétrico: baterias de lítio são conectadas em série para aumentar a voltagem (por exemplo, um veículo elétrico de 48 V é composto por 16 baterias de 3 V conectadas em série).
Limitação e proteção de corrente
Circuito de acionamento de LED: O resistor em série limita a corrente a uma faixa segura (como 20 mA) para evitar que o LED seja danificado por sobrecarga.
Amostragem de tensão: Em um circuito de monitoramento de tensão, um resistor em série converte um sinal de alta tensão em um sinal de baixa tensão que pode ser lido por um ADC.
Implementação de função especial
Circuito de atraso: conecte um capacitor de grande capacidade e um resistor em série e use a constante de tempo de carga (τ=RC) para obter um efeito de atraso.
Detecção de temperatura: O termistor (NTC) é conectado em série no circuito e reflete as mudanças de temperatura por meio de mudanças de tensão.
Uma estrutura de circuito na qual vários componentes são conectados entre si, tanto na cabeça quanto na cauda, formando vários ramos independentes. Isso permite que a corrente flua por diferentes caminhos, colocando os componentes em paralelo.
Tensão constante: A tensão em ambas as extremidades de cada ramo é igual (U=U1=U2=...=Un).
Distribuição de corrente: A corrente total é igual à soma das correntes em cada ramo (I=I1+I2+...+In).
Operação independente: Um disjuntor em qualquer ramificação não afeta outras ramificações (por exemplo, lâmpadas em um sistema de iluminação residencial não interferem umas nas outras).
Risco de correspondência de resistência: se a diferença de resistência do ramo for muito grande, pode causar corrente excessiva em alguns ramos (por exemplo, ao conectar lâmpadas de potências diferentes em paralelo, a lâmpada de alta potência pode ficar sobrecarregada).
Complexidade da fiação: conforme o número de componentes aumenta, o número de pontos de conexão dos fios também aumenta, o que pode causar problemas de mau contato ou curto-circuito.
Distribuição desigual de energia: A potência total é limitada pela capacidade da fonte de alimentação (P = U⋅I). Certifique-se de que a fonte de alimentação forneça corrente suficiente.
Sistema elétrico residencial
Design paralelo: todos os aparelhos elétricos (como geladeiras, condicionadores de ar e TVs) são conectados em paralelo à fonte de alimentação de 220 V, podem ser ligados e desligados independentemente e a voltagem é estável.
Vantagem: Evite o problema de falha de um único aparelho em uma conexão em série, causando queda de energia em toda a casa.
Projeto de redundância de fonte de alimentação
Conexão paralela de baterias: conectar várias baterias idênticas em paralelo pode aumentar a capacidade total (vida útil da bateria) enquanto mantém a tensão constante (por exemplo, se duas baterias de lítio de 3,7 V forem conectadas em paralelo, a saída permanece 3,7 V, mas a capacidade é dobrada).
Aplicação: conjunto de baterias de UAV, fonte de alimentação móvel.
Expansão de corrente e divisão de corrente
Carga de alta corrente: compartilhe alta corrente conectando vários resistores de baixa potência em paralelo (como resistores de derivação em amplificadores de potência).
Amostragem de corrente: conecte um pequeno resistor em série com o ramal paralelo e obtenha indiretamente a corrente total medindo a queda de tensão (como em circuitos de acionamento de motor).
1. ProcessOn é uma ferramenta profissional de diagramação que permite a criação de diagramas de circuitos online. Primeiro, acesse a página do arquivo ProcessOn e crie um diagrama de circuitos.
2. Arraste a fonte de alimentação, o interruptor, os componentes eletrônicos e outros componentes no diagrama de circuito para o centro da tela e arraste a linha central dos componentes do circuito para conectar os componentes de acordo com o processo de operação do diagrama de circuito.
3. Após o diagrama do circuito ser desenhado, verifique se os símbolos dos componentes eletrônicos e a sequência de conexão estão corretos .
A comunidade de modelos do ProcessOn contém uma grande variedade de modelos de diagramas de circuitos para referência e oferece suporte para cópia e reutilização para melhorar a eficiência do desenho.
Exemplo de diagrama de circuito
Diagrama de circuito de transformador de dois enrolamentos
Diagrama de circuito de controle de voz
Diagrama geral do circuito do telefone celular
Circuitos em série, com sua estrutura simples e leis físicas bem definidas, desempenham um papel fundamental em cenários que exigem divisão de tensão, limitação de corrente ou alta tensão. Circuitos paralelos, com sua estabilidade de tensão, isolamento de falhas e corrente escalável, também se tornaram uma estrutura fundamental indispensável em sistemas eletrônicos modernos. Em circuitos práticos, conexões em série e em paralelo são frequentemente usadas em combinação. Compreender seus princípios e pontos-chave de projeto é crucial para uma melhor análise de circuitos complexos.
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