不要小看我!小小電容器在電路中的大作用!
發布時間:2014-03-26 責任編輯:mikeliu
【導讀】電容器是shi我wo們men經jing常chang用yong到dao的de電dian子zi元yuan器qi件jian之zhi一yi,其qi獨du有you的de結jie構gou使shi其qi具ju有you了le獨du特te的de作zuo用yong。那na麼me,究jiu竟jing這zhe小xiao小xiao的de電dian容rong器qi在zai電dian路lu中zhong能neng起qi到dao什shen麼me樣yang的de作zuo用yong呢ne?請qing跟gen隨sui小xiao編bian的de腳jiao步bu,去qu一yi探tan究jiu竟jing吧ba。
這得從電容器的結構上說起。最簡單的電容器是由兩端的極板和中間的絕緣電介質(包括空氣)[1]構成的。通電後,極板帶電,形成電壓(電勢差),但是由於中間的絕緣物質,所以整個電容器是不導電的。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(de)前(qian)提(ti)條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)。我(wo)們(men)知(zhi)道(dao),任(ren)何(he)物(wu)質(zhi)都(dou)是(shi)相(xiang)對(dui)絕(jue)緣(yuan)的(de),當(dang)物(wu)質(zhi)兩(liang)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya)加(jia)大(da)到(dao)一(yi)定(ding)程(cheng)度(du)後(hou),物(wu)質(zhi)是(shi)都(dou)可(ke)以(yi)導(dao)電(dian)的(de),我(wo)們(men)稱(cheng)這(zhe)個(ge)電(dian)壓(ya)叫(jiao)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)。電(dian)容(rong)也(ye)不(bu)例(li)外(wai),電(dian)容(rong)被(bei)擊(ji)穿(chuan)後(hou),就(jiu)不(bu)是(shi)絕(jue)緣(yuan)體(ti)了(le)。不(bu)過(guo)在(zai)中(zhong)學(xue)階(jie)段(duan),這(zhe)樣(yang)的(de)電(dian)壓(ya)在(zai)電(dian)路(lu)中(zhong)是(shi)見(jian)不(bu)到(dao)的(de),所(suo)以(yi)都(dou)是(shi)在(zai)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)以(yi)下(xia)工(gong)作(zuo)的(de),可(ke)以(yi)被(bei)當(dang)做(zuo)絕(jue)緣(yuan)體(ti)看(kan)。

陶製電容器
但dan是shi,在zai交jiao流liu電dian路lu中zhong,因yin為wei電dian流liu的de方fang向xiang是shi隨sui時shi間jian成cheng一yi定ding的de函han數shu關guan係xi變bian化hua的de。而er電dian容rong器qi充chong放fang電dian的de過guo程cheng是shi有you時shi間jian的de,這zhe個ge時shi候hou,在zai極ji板ban間jian形xing成cheng變bian化hua的de電dian場chang,而er這zhe個ge電dian場chang也ye是shi隨sui時shi間jian變bian化hua的de函han數shu。實shi際ji上shang,電dian流liu是shi通tong過guo場chang的de形xing式shi在zai電dian容rong器qi間jian通tong過guo的de。
在中學階段,有句話,就叫通交流,阻直流,說的就是電容的這個性質。
電容的作用:
1)旁路
旁路電容是為本地器件提供能量的儲能器件,它能使穩壓器的輸出均勻化,降低負載需求。 就像小型可充電電池一樣,旁路電容能夠被充電,並向器件進行放電。 為盡量減少阻抗,旁路電容要盡量靠近負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的電壓降。
2)去耦
去耦,又稱解耦。 從電路來說, 總是可以區分為驅動的源和被驅動的負載。如果負載電容比較大, 驅動電路要把電容充電、放電, 才能完成信號的跳變,在上升沿比較陡峭的時候, 電流比較大, 這樣驅動的電流就會吸收很大的電源電流,由於電路中的電感,電阻(特別是芯片管腳上的電感,會產生反彈),這種電流相對於正常情況來說實際上就是一種噪聲,會影響前級的正常工作,這就是所謂的“耦合”。
去耦電容就是起到一個“電池”的作用,滿足驅動電路電流的變化,避免相互間的耦合幹擾。
將(jiang)旁(pang)路(lu)電(dian)容(rong)和(he)去(qu)藕(ou)電(dian)容(rong)結(jie)合(he)起(qi)來(lai)將(jiang)更(geng)容(rong)易(yi)理(li)解(jie)。旁(pang)路(lu)電(dian)容(rong)實(shi)際(ji)也(ye)是(shi)去(qu)耦(ou)合(he)的(de),隻(zhi)是(shi)旁(pang)路(lu)電(dian)容(rong)一(yi)般(ban)是(shi)指(zhi)高(gao)頻(pin)旁(pang)路(lu),也(ye)就(jiu)是(shi)給(gei)高(gao)頻(pin)的(de)開(kai)關(guan)噪(zao)聲(sheng)提(ti)高(gao)一(yi)條(tiao)低(di)阻(zu)抗(kang)泄(xie)防(fang)途(tu)徑(jing)。高(gao)頻(pin)旁(pang)路(lu)電(dian)容(rong)一(yi)般(ban)比(bi)較(jiao)小(xiao),根(gen)據(ju)諧(xie)振(zhen)頻(pin)率(lv)一(yi)般(ban)取(qu)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,依據電路中分布參數、以(yi)及(ji)驅(qu)動(dong)電(dian)流(liu)的(de)變(bian)化(hua)大(da)小(xiao)來(lai)確(que)定(ding)。旁(pang)路(lu)是(shi)把(ba)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)中(zhong)的(de)幹(gan)擾(rao)作(zuo)為(wei)濾(lv)除(chu)對(dui)象(xiang),而(er)去(qu)耦(ou)是(shi)把(ba)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)的(de)幹(gan)擾(rao)作(zuo)為(wei)濾(lv)除(chu)對(dui)象(xiang),防(fang)止(zhi)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)返(fan)回(hui)電(dian)源(yuan)。這(zhe)應(ying)該(gai)是(shi)他(ta)們(men)的(de)本(ben)質(zhi)區(qu)別(bie)。
3)濾波
從理論上(即假設電容為純電容)說,電容越大,阻抗越小,通過的頻率也越高。但實際上超過1μF 的de電dian容rong大da多duo為wei電dian解jie電dian容rong,有you很hen大da的de電dian感gan成cheng份fen,所suo以yi頻pin率lv高gao後hou反fan而er阻zu抗kang會hui增zeng大da。有you時shi會hui看kan到dao有you一yi個ge電dian容rong量liang較jiao大da電dian解jie電dian容rong並bing聯lian了le一yi個ge小xiao電dian容rong,這zhe時shi大da電dian容rong通tong低di頻pin,小xiao電dian容rong通tong高gao頻pin。電dian容rong的de作zuo用yong就jiu是shi通tong高gao阻zu低di,通tong高gao頻pin阻zu低di頻pin。電dian容rong越yue大da低di頻pin越yue容rong易yi通tong過guo。具ju體ti用yong在zai濾lv波bo中zhong,大電容(1000μF)濾低頻,小電容(20pF)濾高頻。曾有網友形象地將濾波電容比作“水塘”。由(you)於(yu)電(dian)容(rong)的(de)兩(liang)端(duan)電(dian)壓(ya)不(bu)會(hui)突(tu)變(bian),由(you)此(ci)可(ke)知(zhi),信(xin)號(hao)頻(pin)率(lv)越(yue)高(gao)則(ze)衰(shuai)減(jian)越(yue)大(da),可(ke)很(hen)形(xing)象(xiang)的(de)說(shuo)電(dian)容(rong)像(xiang)個(ge)水(shui)塘(tang),不(bu)會(hui)因(yin)幾(ji)滴(di)水(shui)的(de)加(jia)入(ru)或(huo)蒸(zheng)發(fa)而(er)引(yin)起(qi)水(shui)量(liang)的(de)變(bian)化(hua)。它(ta)把(ba)電(dian)壓(ya)的(de)變(bian)動(dong)轉(zhuan)化(hua)為(wei)電(dian)流(liu)的(de)變(bian)化(hua),頻(pin)率(lv)越(yue)高(gao),峰(feng)值(zhi)電(dian)流(liu)就(jiu)越(yue)大(da),從(cong)而(er)緩(huan)衝(chong)了(le)電(dian)壓(ya)。濾(lv)波(bo)就(jiu)是(shi)充(chong)電(dian),放(fang)電(dian)的(de)過(guo)程(cheng)。
4)儲能
儲能型電容器通過整流器收集電荷,並將存儲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。根據不同的電源要求,器件有時會采用串聯、並聯或其組合的形式, 對於功率級超過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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