Процесс Тип
Графическое выражение
Мышление Тип
Структурированное выражение
Заметки Тип
Эффективное выражение
Древовидная карта
Диаграмма кронштейна
Режим по умолчанию
Схемы последовательных и параллельных соединений играют основополагающую роль в проектировании электроники и служат упрощёнными моделями для понимания сложных систем, таких как электросети и нейронные сети. Освоив их основные характеристики и методы построения, инженеры смогут эффективно проходить весь процесс от проверки концепции до внедрения продукта. В этой статье представлено введение в последовательные и параллельные цепи.
Ток берёт начало от положительного полюса источника питания , последовательно протекает через каждый компонент (например, резистор, лампочку, двигатель и т. д.) и, наконец, возвращается к отрицательному полюсу источника питания, образуя замкнутую цепь. Ток имеет только один путь, а компоненты соединены последовательно.
Сохранение тока: ток через каждый компонент одинаков (I=I1=I2=...=In).
Суперпозиция напряжений: Общее напряжение равно сумме парциальных напряжений каждого компонента (U=U1+U2+...+Un).
Цепная реакция неисправностей: поломка любого компонента приведет к отказу всей цепи.
Последовательная схема соединения
Риск неравномерного распределения напряжения: если сопротивление компонентов существенно различается, некоторые компоненты могут испытывать перенапряжение (например, при последовательном соединении лампочек разной мощности вероятность перегорания лампочки меньшей мощности выше).
Чувствительность к отказам: отказ одного компонента может вызвать полный паралич, при этом отсутствует избыточная конструкция.
Ограничение мощности: Общая мощность ограничена минимальным номинальным значением компонента (P=I2 ⋅ R), поэтому параметры компонента следует выбирать тщательно.
Требования к высокому напряжению
Последовательное соединение аккумуляторных батарей: в фонарике используются две сухие батареи напряжением 1,5 В, соединенные последовательно, для получения общего напряжения 3 В.
Питание электромобиля: Литиевые аккумуляторные батареи соединяются последовательно для увеличения напряжения (например, электромобиль на 48 В состоит из 16 аккумуляторных батарей по 3 В, соединенных последовательно).
Ограничение тока и защита
Схема управления светодиодом: последовательный резистор ограничивает ток безопасным диапазоном (например, 20 мА), чтобы предотвратить повреждение светодиода из-за перегрузки.
Выборка напряжения: в схеме контроля напряжения последовательный резистор преобразует сигнал высокого напряжения в сигнал низкого напряжения, который может быть считан АЦП.
Реализация специальной функции
Схема задержки: последовательно соедините конденсатор большой емкости и резистор и используйте постоянную времени зарядки (τ=RC) для достижения эффекта задержки.
Измерение температуры: термистор (NTC) последовательно подключается к цепи и отражает изменения температуры посредством изменений напряжения.
Структура цепи, в которой несколько компонентов соединены вместе как на головном, так и на хвостовом концах, образуя несколько независимых ветвей. Это позволяет току протекать по разным путям, размещая компоненты параллельно.
Постоянное напряжение: Напряжение на обоих концах каждой ветви одинаково (U=U1=U2=...=Un).
Распределение тока: Общий ток равен сумме токов в каждой ветви (I=I1+I2+...+In).
Независимая работа: автоматический выключатель в любой ветви не влияет на другие ветви (например, лампочки в системе домашнего освещения не мешают друг другу).
Риск соответствия сопротивлений: Если разница сопротивлений ветвей слишком велика, это может привести к возникновению чрезмерного тока в некоторых ветвях (например, при параллельном соединении лампочек разной мощности лампочка большей мощности может оказаться перегруженной).
Сложность проводки: по мере увеличения количества компонентов увеличивается и количество точек соединения проводов, что может привести к плохому контакту или короткому замыканию.
Неравномерное распределение мощности: общая мощность ограничена мощностью источника питания (P = U⋅I). Убедитесь, что источник питания способен обеспечить достаточную силу тока.
Домашняя электрическая система
Параллельная конструкция: все электроприборы (такие как холодильники, кондиционеры и телевизоры) подключаются параллельно к сети 220 В, могут включаться и выключаться независимо, а напряжение стабильно.
Преимущество: предотвращается проблема отказа одного прибора в последовательном соединении, приводящая к отключению электроэнергии во всем доме.
Проектирование резервирования источника питания
Параллельное соединение батарей: параллельное соединение нескольких одинаковых батарей позволяет увеличить общую емкость (срок службы батареи) при сохранении постоянного напряжения (например, если две литиевые батареи напряжением 3,7 В соединить параллельно, выходное напряжение останется 3,7 В, но емкость увеличится вдвое).
Применение: аккумуляторная батарея для БПЛА, мобильный источник питания.
Текущее расширение и текущее разделение
Сильноточная нагрузка: распределяйте сильный ток, параллельно подключая несколько маломощных резисторов (например, шунтирующих резисторов в усилителях мощности).
Измерение тока: подключите небольшой резистор последовательно с параллельной ветвью и косвенно получите общий ток, измерив падение напряжения (например, в цепях привода двигателя).
1. ProcessOn — это профессиональный инструмент для создания схем, позволяющий создавать схемы цепей онлайн. Сначала перейдите на страницу файлов ProcessOn и создайте схему.
2. Перетащите источник питания, переключатель, электронные компоненты и другие компоненты принципиальной схемы в центр холста, а затем перетащите центральную линию компонентов схемы, чтобы соединить компоненты в соответствии с рабочим процессом принципиальной схемы.
3. После того, как принципиальная схема нарисована, проверьте правильность условных обозначений электронных компонентов и последовательности их подключения .
Сообщество шаблонов ProcessOn содержит множество шаблонов схем электрических цепей для справки и поддерживает копирование и повторное использование для повышения эффективности чертежей.
Схема электрооборудования автомобиля
Схема двухобмоточного трансформатора
Общая принципиальная схема мобильного телефона
Схема зарядки мобильного телефона
Общая принципиальная схема мобильного телефона
Последовательные цепи, благодаря своей простой структуре и чётко определённым физическим законам, играют ключевую роль в ситуациях, требующих деления напряжения, ограничения тока или высокого напряжения. Параллельные цепи, благодаря стабильности напряжения, изоляции неисправностей и масштабируемому току, также стали незаменимой базовой структурой в современных электронных системах. В практических схемах последовательное и параллельное соединения часто используются совместно. Понимание принципов их работы и ключевых моментов проектирования критически важно для более эффективного анализа сложных цепей.
Бесплатная онлайн-схема совместной ментальной карты
