在電子線路中,電容用來通過交流而阻隔直流,也用來存儲(chu) 和釋放電荷以充當濾波器,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、發射機和振蕩 器中。大容量的電容往往是作濾波和存儲(chu) 電荷用。而且還有一個(ge) 特點,一般1μF以上的電容均為(wei) 電解電容,而1μF以下的電容多為(wei) 瓷片電容,當然也有其他的, 比如獨石電容、滌綸電容、小容量的雲(yun) 母電容等。電解電容有個(ge) 鋁殼,裏麵充滿了電解質,並引出兩(liang) 個(ge) 電極,作為(wei) 正(+)、負(-)極,與(yu) 其它電容器不同,它們(men) 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(liang) 個(ge) 電極分別接在電源的正、負極上,過一會(hui) 兒(er) 即使把電源斷開,兩(liang) 個(ge) 引腳間仍然 會(hui) 有殘留電壓,可以用萬(wan) 用表觀察,我們(men) 說電容器儲(chu) 存了電荷。電容器極板間建立起電壓,積蓄起電能,這個(ge) 過程稱為(wei) 電容器的充電。充好電的電容器兩(liang) 端有一定的電壓。電容器儲(chu) 存的電荷向電路釋放的過程,稱為(wei) 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(chu) 存電荷儲(chu) 存電能,通常與(yu) 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(hui) 受力而移動,當導體(ti) 之間有了介質,則阻礙了電荷移動而使得電荷累積在導體(ti) 上,造成電荷的累積儲(chu) 存。
電容器是電子設備中大量使用的電子元件之一,所以廣泛應用於(yu) 隔直、耦合、旁路、濾波、調諧回路、能量轉換、控製電路等方麵。
工作原理:
電容器與(yu) 電池類似,也具有兩(liang) 個(ge) 電極。在電容器內(nei) 部,這兩(liang) 個(ge) 電極分別連接到被電介質隔開的兩(liang) 塊金屬板上。電介質可以是空氣、紙張、塑料或其他任何不導電並能防止這兩(liang) 個(ge) 金屬極相互接觸的物質。電容器上與(yu) 電池負極相連的金屬板將吸收電池產(chan) 生的電子。
電容器上與(yu) 電池正極相連的金屬板將向電池釋放電子。 充電完成後,電容器與(yu) 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(wei) 無源元件之一的電容,其作用不外乎以下幾種:
1、應用於(yu) 電源電路,實現旁路、去藕、濾波和儲(chu) 能的作用。下麵分類詳述之:
1)旁路
旁路電容是為(wei) 本地器件提供能量的儲(chu) 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樣,旁路電容能夠被充電,並向器件進行放電。 為(wei) 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。地彈是地連接處在通過大電流毛刺時的電壓降。
2)去藕
去藕,又稱解藕。 從(cong) 電路來說, 總是可以區分為(wei) 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(hui) 吸收很大的電源電流,由於(yu) 電路中的電感,電阻(特別是芯片管腳上的電感,會(hui) 產(chan) 生反彈),這種電流相對於(yu) 正常情況來說實際上就是一種噪聲,會(hui) 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(ge) “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。將旁路電容和去藕電容結合起來將更容易理解。旁路電容實際也是去藕合的,隻是旁路電容一般是指高頻旁路,也就是給高頻的開關(guan) 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,依據電路中分布參數、以及驅動電流的變化大小來確定。
旁路是把輸入信號中的幹擾作為(wei) 濾除對象,而去耦是把輸出信號的幹擾作為(wei) 濾除對象,防止幹擾信號返回電源。這應該是他們(men) 的本質區別。
3)濾波
從(cong) 理論上(即假設電容為(wei) 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(wei) 電解電容,有很大的電感成份,所以頻率高後反而阻抗會(hui) 增大。有時會(hui) 看到有一個(ge) 電容量較大電解電容並聯了一個(ge) 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,電容越大高頻越容易通過。具體(ti) 用在濾波中,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”。由於(yu) 電容的兩(liang) 端電壓不會(hui) 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(ge) 水塘,不會(hui) 因幾滴水的加入或蒸發而引起水量的變化。它把電壓的變動轉化為(wei) 電流的變化,頻率越高,峰值電流就越大,從(cong) 而緩衝(chong) 了電壓。濾波就是充電,放電的過程。
4)儲(chu) 能
儲(chu) 能型電容器通過整流器收集電荷,並將存儲(chu) 的能量通過變換器引線傳(chuan) 送至電源的輸出端。 電壓額定值為(wei) 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(wei) 常用的。根據不同的電源要求,器件有時會(hui) 采用串聯、並聯或其組合的形式, 對於(yu) 功率級超過10KW 的電源,通常采用體(ti) 積較大的罐形螺旋端子電容器。
電容器主要用途:
1.電容器用於(yu) 存儲(chu) 電量以便高速釋放。閃光燈用到的就是這一功能。大型激光器也使用此技術來獲得非常明亮的瞬時閃光效果。
2.電容器還可以消除脈動。如果傳(chuan) 導直流電壓的線路含有脈動或尖峰,大容量電容器可以通過吸收波峰和填充波穀來使電壓變得平穩。
3.電容器可以阻隔直流。如果將一個(ge) 較小的電容器連接到電池上,則在電容器充電完成後(電容器容量較小時,瞬間即可完成充電過程),電池的兩(liang) 極之間將不再有電流通過。然而,任何交流電流(AC)信號都可以暢通無阻地流過電容器。其原因是隨著交流電流的波動,電容器不斷地充放電,就好像交流電流在流動一樣。
4. 電容器與(yu) 電感器一起使用,可構成振蕩器。
舉(ju) 一個(ge) 現實生活中的例子,我們(men) 看到市售的整流電源在拔下 插頭後,上麵的發光二極管還會(hui) 繼續亮一會(hui) 兒(er) ,然後逐漸熄滅,就是因為(wei) 裏麵的電容事先存儲(chu) 了電能,然後釋放。當然這個(ge) 電容原本是用作濾波的。至於(yu) 電容濾波, 不知你有沒有用整流電源聽隨身聽的經曆,一般低質的電源由於(yu) 廠家出於(yu) 節約成本考慮使用了較小容量的濾波電容,造成耳機中有嗡嗡聲。這時可以在電源兩(liang) 端並接 上一個(ge) 較大容量的電解電容(1000μF,注意正極接正極),一般可以改善效果。發燒友製作HiFi音響,都要用至少1萬(wan) 微法以上的電容器來濾波,濾波電容越大,輸出的電壓波形越接近直流,而且大電容的儲(chu) 能作用,使得突發的大信號到來時,電路有足夠的能量轉換為(wei) 強勁有力的音頻輸出。這時,大電容的作用有點像水庫,使得原來洶湧的水流平滑地輸出,並可以保證下遊大量用水時的供應。
電子電路中,隻有在電容器充電過程中,才有電流流過,充電過程結束後,電容器是不能通過直流電的,在電路中起著“隔直流”的作用。電路中,電容器常被用作耦 合、旁路、濾波等,都是利用它“通交流,隔直流”的特性。那麽(me) 交流電為(wei) 什麽(me) 能夠通過電容器呢?我們(men) 先來看看交流電的特點。交流電不僅(jin) 方向往複交變,它的大小也在按規律變化。電容器接在交流電源上,電容器連續地充電、放電,電路中就會(hui) 流過與(yu) 交流電變化規律一致的充電電流和放電電流。
電容器的選用涉及到很多問題。首先是耐壓的問題。加在一個(ge) 電容器的兩(liang) 端的電壓超過了它的額定電壓,電容器就會(hui) 被擊穿損壞。一般電解電容的耐壓分檔為(wei) 6.3V,10V,16V,25V,50V等。