在电路学里,给定电压,电容器储存电荷的能力,称为电容(capacitance),标记为C。采用国际单位制,电容的单位是法拉(farad),标记为F。电路图中多半以C开头标示电容,例:C01、C02、C03、C100等。
电容作用,概括来说一共6点:
(1)隔直流
所谓隔离直流,其实就是高通滤波器的功能。这里的高通,指的是高频信号能通过,而低频信号较难通过,直流完全通不过。
(2)无功补偿
在配电系统中,负载一般都是感性负载,造成系统中的电流落后于电压,产生了无功功率。所以,配电系统中往往要配套并联一些补偿电容,以期提高系统功率因数,降低电流滞后于电压的程度。电容的这种用途叫做补偿无功功率补偿。
(3)滤波
滤波体现了电容对信号的积分作用。滤波电容如何设计?很简单的。假定某稳压电源的输出电压是12V,电流是2A,把12除以2得到6,也就是说负载电阻近似为6欧。当负载发生变化时,我们期望稳压电源的输出电压基本不变。我们取5倍时间常数为100毫秒,于是有:取用标称容量3300微法的滤波电容即可。不过,此电容的耐压要取够。往往在滤波电容旁边还会并联一个001微法的电容,它的用途是消除高频干扰信号。
(4)用于构建振荡器
振荡器,我们不陌生,例如正弦波振荡器、方波振荡器、锯齿波振荡器等等。这些振荡器的结构元件中都离不开电容。
(5)储存电能
据说,已经已经有用高能电容储能方式驱动的电动汽车。
(6)建立移相电源
对于单相电动机,它有两组绕组。其中一组用单相交流电压,另一组则使用从单相电源串接电容后得到的移相电压,这样电机绕组才能对转子产生旋转磁场。
(7)
利用电容的容抗来降压,这在充电器中使用得很普遍
电容器的种类很多,不同种类的电容器其作用也不同。主要有应用于电源电路,实现旁路、去藕、滤波和储能的作用;应用于信号电路,主要完成耦合、振荡/同步及时间常数的作用。以下是详细介绍:
1、滤波作用:在电源电路中,整流电路将交流变成脉动的直流,而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容,利用其充放电特性,使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压;
2、耦合作用:在低频信号的传递与放大过程中,为防止前后两级电路的静态工作点相互影响,常采用电容藕合。为了防止信号中韵低频分量损失过大,一般总采用容量较大的电解电容;
3、降压作用:利用电容的容抗来降压,这在充电器中使用得很普遍;
4、隔直流作用:所谓隔离直流,其实就是高通滤波器的功能。这里的高通,指的是高频信号能通过,而低频信号较难通过,直流完全通不过;
5、储能作用:电容有储能的作用,在使用电容储能时一般用大电容或者若干的小电容并联组成的电容组;
6、旁路作用:旁路的主要功能就是产生一个电流分路,使较高频率的信号很容易通过此电容被旁路掉,低频的信号由于电容对它的阻抗较大而被输送到下一级放大;
7、谐振作用:一般有电容的并联谐振和串联谐振,还可以通过谐振电容的串并联组合成陷波器等工程应用的滤波器。
电容器的作用: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
将旁路电容和去耦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01μF、001μF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
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