电容器的基本定义电容器通常简称其为电容,用字母 C 表示。定义 1:电容器,顾名思义电容的定义,是‘装 电的容器’,是一种容纳电荷的器件。英文名称:capacitor。电容是电子设备 中大量使用的电子元件之一,广泛应用于隔直,耦合,旁路,滤波,调谐回路, 能量转换,控制电路等方面。定义 2:电容器,任何两个彼此绝缘且相隔很近的 导体(包括导线)间都构成一个电容器。电容器在电路中的作用: 在直流电路中, 电容器是相当于断路的。 电容器是一种能够储藏电荷的元件, 也是最常用的电子元件之一。 这得从电容器的结构上说起。最简单的电容器是由两端的极板和中间的 绝缘电介质(包括空气)构成的。通电后,极板带电,形成电压(电势差), 但是由于中间的绝缘物质,所以整个电容器是不导电的。不过,这样的情况 是在没有超过电容器的临界电压(击穿电压)的前提条件下的。我们知道, 任何物质都是相对绝缘的,当物质两端的电压加大到一定程度后,物质是都 可以导电的电容的定义,我们称这个电压叫击穿电压。电容也不例外,电容被击穿后, 就不是绝缘体了。不过在中学阶段,这样的电压在电路中是见不到的,所以 都是在击穿电压以下工作的,可以被当做绝缘体看。
但是,在交流电路中,因为电流的方向是随时间成一定的函数关系变化的。 而电容器充放电的过程是有时间的,这个时候,在极板间形成变化的电场, 而这个电场也是随时间变化的函数。实际上,电流是通过场的形式在电容器 间通过的。 在中学阶段,有句话,就叫通交流,阻直流,说的就是电容的这个性质。电容的作用: 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一样,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 管脚和地管脚。 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。 地电位是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。 2)去耦 去耦,又称解耦。 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”。
去耦电容就是起到一个“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耦 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噪声提高一条 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 了一个小电容,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。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。
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