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电容工作原理及作用

2021-3-23 17:38:07  1003 电路设计 硬件工程师
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本帖最后由 张飞电子学院郭嘉 于 2021-3-24 17:12 编辑

电容指的是在给定电位差下的电荷储藏量;记为 C,国际单位是法拉(F)。一般来说,电荷
在电场中会受力而移动,当导体之间有了介质,则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导
体上;造成电荷的累积储存,最常见的例子就是两片平行金属板。也是电容器的俗称。
电容(Capacitance)亦称作“电容量”,是指在给定电位差下的电荷储藏量,记为 C,国际
单位是法拉(F)。一般来说,电荷在电场中会受力而移动,当导体之间有了介质,则阻
碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上,造成电荷的累积储存,储存的电荷量则称为电
容。因电容是电子设备中大量使用的电子元件之一,所以广泛应用于隔直、合、旁路、
滤波、调谐回路、能量转换、控制电路等方面。
电容的作用
作为无源元件之一的电容,其作用不外乎以下几种:
1、应用于电源电路,实现旁路、去藕、滤波和储能的作用。下面分类详述之:
1)旁路
旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件,它能使稳压器的输出均匀
化,降低负载需求。 就像小型可充电电池样,旁路电容能够被充电,并向器件
进行放电。 为尽量减少阻抗,旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和
管脚。 这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地弹是地连
接处在通过大电流毛刺时的电压降。
2)去藕
去藕,又称解藕。 从电路来说, 总是可以区分为驱动的源和被驱动的负
载。如果负载电容比较大, 驱动电路要把电容充电、放电, 才能完成信号的跳
变,在上升沿比较陡峭的时候, 电流比较大, 这样驱动的电流就会吸收很大的
电源电流,由于电路中的电感,电阻(特别是芯片管脚上的电感,会产生反弹),
这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声,会影响前级的正常工作,这
就是所谓的“耦合”。
去藕电容就是起到一个“电池”的作用,满足驱动电路电流的变化,
避免相互间的耦合干扰。将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。旁路电
容实际也是去藕合的,只是旁路电容一般是指高频旁路,也就是给高频的开关
声高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般取
0.1μF、 0.01μF 等;而去耦合电容的容量一般较大,可能是 10μF 或者更大,
依据电路中分布参数、以及驱动电流的变化大小来确定。
旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号
的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别
3)滤波
从理论上(即假设电容为纯电容)说,电容越大,阻抗越小,通过的频率
也越高。但实际上超过 1μF 的电容大多为电解电容,有很大的电感成份,所以
频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小
容,这时大电容通低频,小电容通高频。电容的作用就是通高阻低,通高频阻低
频。电容越大低频越容易通过,电容越大高频越容易通过。具体用在滤波中,大
电容(1000μF)滤低频,小电容(20pF)滤高频。曾有网友形象地将滤波电容
比作“水塘”。由于电容的两端电压不会突变,由此可知,信号频率越高则衰减
越大,可很形象的说电容像个水塘,不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变
化。它把电压的变动转化为电流的变化,频率越高,峰值电流就越大,从而缓冲
了电压。滤波就是充电,放电的过程。

4)储能
储能型电容器通过整流器收集电荷,并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出
端。 电压额定值为 40~450VDC、电容值在 220~150 000μF 之间的铝电解电容器(如 EPCOS
公司的 B43504 或 B43505)是较为常用的。根据不同的电源要求,器件有时会采用串联、
并联或其组合的形式, 对于功率级超过 10KW 的电源,通常采用体积较大的罐形螺旋端子
电容器。
2、应用于信号电路,主要完成耦合、振荡/同步及时间常数的作用:


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感谢楼主,温故而知新啊

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