電容器在電路中的作用
這得從電容器的結(jié)構(gòu)上說起,。zui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)的前提條件下的,。我們知道,,任何物質(zhì)都是相對絕緣的,當物質(zhì)兩端的電壓加大到一定程度后,,物質(zhì)是都可以導電的,,我們稱這個電壓叫擊穿電壓,。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,,可以被當做絕緣體看。
陶制電容器
但是,,在交流電路中,,因為電流的方向是隨時間成一定的函數(shù)關(guān)系變化的。而電容器充放電的過程是有時間的,,這個時候,,在極板間形成變化的電場,而這個電場也是隨時間變化的函數(shù),。實際上,,電流是通過場的形式在電容器間通過的。
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(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能器件,它能使穩(wěn)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,,并向器件進行放電,。 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(qū)分為驅(qū)動的源和被驅(qū)動的負載,。如果負載電容比較大,, 驅(qū)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(qū)動的電流就會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,會產(chǎn)生反彈),,這種電流相對于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(qū)動電路電流的變化,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)動電流的變化大小來確定,。旁路是把輸入信號中的干擾作為濾除對象,,而去耦是把輸出信號的干擾作為濾除對象,防止干擾信號返回電源,。這應該是他們的本質(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增大。有時會看到有一個電容量較大電解電容并聯(lián)了一個小電容,,這時大電容通低頻,,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突變,由此可知,,信號頻率越高則衰減越大,,可很形象的說電容像個水塘,不會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)儲能
儲能型電容器通過整流器收集電荷,,并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(jù)不同的電源要求,器件有時會采用串聯(lián),、并聯(lián)或其組合的形式,, 對于功率級超過10KW 的電源,通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器,。