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不要小看我!小小電容器在電路中的大作用!

發(fā)布時(shí)間:2014-03-26 責(zé)任編輯:mikeliu

【導(dǎo)讀】電容器是我們經(jīng)常用到的電子元器件之一,其獨(dú)有的結(jié)構(gòu)使其具有了獨(dú)特的作用。那么,究竟這小小的電容器在電路中能起到什么樣的作用呢?請(qǐng)跟隨小編的腳步,去一探究竟吧。

這得從電容器的結(jié)構(gòu)上說起。最簡單的電容器是由兩端的極板和中間的絕緣電介質(zhì)(包括空氣)[1]構(gòu)成的。通電后,極板帶電,形成電壓(電勢差),但是由于中間的絕緣物質(zhì),所以整個(gè)電容器是不導(dǎo)電的。不過,這樣的情況是在沒有超過電容器的臨界電壓(擊穿電壓)的前提條件下的。我們知道,任何物質(zhì)都是相對(duì)絕緣的,當(dāng)物質(zhì)兩端的電壓加大到一定程度后,物質(zhì)是都可以導(dǎo)電的,我們稱這個(gè)電壓叫擊穿電壓。電容也不例外,電容被擊穿后,就不是絕緣體了。不過在中學(xué)階段,這樣的電壓在電路中是見不到的,所以都是在擊穿電壓以下工作的,可以被當(dāng)做絕緣體看。

電容器在電路中的大作用

陶制電容器

但是,在交流電路中,因?yàn)殡娏鞯姆较蚴请S時(shí)間成一定的函數(shù)關(guān)系變化的。而電容器充放電的過程是有時(shí)間的,這個(gè)時(shí)候,在極板間形成變化的電場,而這個(gè)電場也是隨時(shí)間變化的函數(shù)。實(shí)際上,電流是通過場的形式在電容器間通過的。

在中學(xué)階段,有句話,就叫通交流,阻直流,說的就是電容的這個(gè)性質(zhì)。

電容的作用:

1)旁路

旁路電容是為本地器件提供能量的儲(chǔ)能器件,它能使穩(wěn)壓器的輸出均勻化,降低負(fù)載需求。 就像小型可充電電池一樣,旁路電容能夠被充電,并向器件進(jìn)行放電。 為盡量減少阻抗,旁路電容要盡量靠近負(fù)載器件的供電電源管腳和地管腳。 這能夠很好地防止輸入值過大而導(dǎo)致的地電位抬高和噪聲。地電位是地連接處在通過大電流毛刺時(shí)的電壓降。

2)去耦

去耦,又稱解耦。 從電路來說, 總是可以區(qū)分為驅(qū)動(dòng)的源和被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。如果負(fù)載電容比較大, 驅(qū)動(dòng)電路要把電容充電、放電, 才能完成信號(hào)的跳變,在上升沿比較陡峭的時(shí)候, 電流比較大, 這樣驅(qū)動(dòng)的電流就會(huì)吸收很大的電源電流,由于電路中的電感,電阻(特別是芯片管腳上的電感,會(huì)產(chǎn)生反彈),這種電流相對(duì)于正常情況來說實(shí)際上就是一種噪聲,會(huì)影響前級(jí)的正常工作,這就是所謂的“耦合”。

去耦電容就是起到一個(gè)“電池”的作用,滿足驅(qū)動(dòng)電路電流的變化,避免相互間的耦合干擾。

將旁路電容和去藕電容結(jié)合起來將更容易理解。旁路電容實(shí)際也是去耦合的,只是旁路電容一般是指高頻旁路,也就是給高頻的開關(guān)噪聲提高一條低阻抗泄防途徑。高頻旁路電容一般比較小,根據(jù)諧振頻率一般取0.1μF、0.01μF 等;而去耦合電容的容量一般較大,可能是10μF 或者更大,依據(jù)電路中分布參數(shù)、以及驅(qū)動(dòng)電流的變化大小來確定。旁路是把輸入信號(hào)中的干擾作為濾除對(duì)象,而去耦是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象,防止干擾信號(hào)返回電源。這應(yīng)該是他們的本質(zhì)區(qū)別。

3)濾波

從理論上(即假設(shè)電容為純電容)說,電容越大,阻抗越小,通過的頻率也越高。但實(shí)際上超過1μF 的電容大多為電解電容,有很大的電感成份,所以頻率高后反而阻抗會(huì)增大。有時(shí)會(huì)看到有一個(gè)電容量較大電解電容并聯(lián)了一個(gè)小電容,這時(shí)大電容通低頻,小電容通高頻。電容的作用就是通高阻低,通高頻阻低頻。電容越大低頻越容易通過。具體用在濾波中,大電容(1000μF)濾低頻,小電容(20pF)濾高頻。曾有網(wǎng)友形象地將濾波電容比作“水塘”。由于電容的兩端電壓不會(huì)突變,由此可知,信號(hào)頻率越高則衰減越大,可很形象的說電容像個(gè)水塘,不會(huì)因幾滴水的加入或蒸發(fā)而引起水量的變化。它把電壓的變動(dòng)轉(zhuǎn)化為電流的變化,頻率越高,峰值電流就越大,從而緩沖了電壓。濾波就是充電,放電的過程。

4)儲(chǔ)能

儲(chǔ)能型電容器通過整流器收集電荷,并將存儲(chǔ)的能量通過變換器引線傳送至電源的輸出端。 電壓額定值為40~450VDC、電容值在220~150 000μF 之間的鋁電解電容器(如EPCOS 公司的 B43504 或B43505)是較為常用的。根據(jù)不同的電源要求,器件有時(shí)會(huì)采用串聯(lián)、并聯(lián)或其組合的形式, 對(duì)于功率級(jí)超過10KW 的電源,通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。

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