在電子線路中,電容用來通過交流而阻隔直流,也用來存儲和釋放電荷以充當(dāng)濾波器,平滑輸出脈動信號。
小容量的電容,通常在高頻電路中使用,如收音機(jī)、發(fā)射機(jī)和振蕩 器中。大容量的電容往往是作濾波和存儲電荷用。而且還有一個特點(diǎn),一般1μF以上的電容均為電解電容,而1μF以下的電容多為瓷片電容,當(dāng)然也有其他的, 比如獨(dú)石電容、滌綸電容、小容量的云母電容等。電解電容有個鋁殼,里面充滿了電解質(zhì),并引出兩個電極,作為正(+)、負(fù)(-)極,與其它電容器不同,它們在電路中的極性不能接錯,而其他電容則沒有極性。
把電容器的兩個電極分別接在電源的正、負(fù)極上,過一會兒即使把電源斷開,兩個引腳間仍然 會有殘留電壓,可以用萬用表觀察,我們說電容器儲存了電荷。電容器極板間建立起電壓,積蓄起電能,這個過程稱為電容器的充電。充好電的電容器兩端有一定的電壓。電容器儲存的電荷向電路釋放的過程,稱為電容器的放電。
電容器工作原理
電容器工作原理是通過在電極上儲存電荷儲存電能,通常與電感器共同使用形成LC振蕩電路。電容器工作原理是電荷在電場中會受力而移動,當(dāng)導(dǎo)體之間有了介質(zhì),則阻礙了電荷移動而使得電荷累積在導(dǎo)體上,造成電荷的累積儲存。
電容器是電子設(shè)備中大量使用的電子元件之一,所以廣泛應(yīng)用于隔直、耦合、旁路、濾波、調(diào)諧回路、能量轉(zhuǎn)換、控制電路等方面。
工作原理:
電容器與電池類似,也具有兩個電極。在電容器內(nèi)部,這兩個電極分別連接到被電介質(zhì)隔開的兩塊金屬板上。電介質(zhì)可以是空氣、紙張、塑料或其他任何不導(dǎo)電并能防止這兩個金屬極相互接觸的物質(zhì)。電容器上與電池負(fù)極相連的金屬板將吸收電池產(chǎn)生的電子。
電容器上與電池正極相連的金屬板將向電池釋放電子。 充電完成后,電容器與電池具有相同的電壓(如果電池電壓是1.5伏特,則電容器電壓也是1.5伏特)。
電容的作用
作為無源元件之一的電容,其作用不外乎以下幾種:
1、應(yīng)用于電源電路,實(shí)現(xiàn)旁路、去藕、濾波和儲能的作用。下面分類詳述之:
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(fù)載需求。 就像小型可充電電池樣,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。地彈是地連接處在通過大電流毛刺時(shí)的電壓降。
2)去藕
去藕,又稱解藕。 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(fù)載。如果負(fù)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(shí)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(shí)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”。
去藕電容就是起到一個“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(shí)際也是去藕合的,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(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增大。有時(shí)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(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,電容越大高頻越容易通過。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(shí)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。