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  在电子电路中,电容器用于阻止直流电通过交流电,也用于存储和释放电荷以充当滤波器,平滑脉动信号。   

  

  小容量的电容器通常用于高频电路,如收音机、发射机和振荡器。大容量电容器常用于滤波和电荷存储。而且,还有一个特点。一般1F以上的电容为电解电容,1F以下的电容多为陶瓷电容。当然还有其他的,比如单片电容,聚酯电容,小容量的云母电容。电解电容器的铝壳内装有电解液,引出两个电极作为正极()和负极(-)。不像其他电容,它们在电路中的极性不能错,而其他电容是没有极性的。   

  

  将电容器的两个电极分别连接到电源的正极和负极。过一段时间后,即使断开电源,两个引脚之间仍会有残余电压。可以用万用表观察一下。我们说电容器储存了电荷。电容器的极板间产生电压,电能就积累起来了。这个过程称为电容器充电。充电的电容器两端都有一定的电压。将电容器储存的电荷释放到电路中的过程称为电容器放电。   

  

  电容器的工作原理   

  

  电容的工作原理是通过在电极上储存电荷来储存电能,通常与电感一起使用构成LC振荡电路。电容器的工作原理是电荷在电场的作用力下会移动。当导体之间存在介质时,会阻碍电荷的运动,使电荷在导体上积累,导致电荷的积累和储存。   

  

  电容器是电子设备中广泛使用的电子元件之一,因此广泛应用于DC隔离、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制电路等。   

  

  电容器的功能和原理   

  

  工作原理:   

  

  类似于电池,电容器有两个电极。在电容器内部,这两个电极连接到由电介质隔开的两个金属板。电介质可以是空气、纸、塑料或任何其他不导电并能防止两个金属电极相互接触的物质。连接到电池负极的电容器上的金属板将吸收电池产生的电子。   

  

  连接到电池正极的电容器上的金属板将向电池释放电子。充电后,电容器的电压与电池相同(如果电池电压为1.5伏,则电容器电压也为1.5伏)。   

  

  电容的作用   

  

  作为无源元件之一,电容器具有以下功能:   

  

  1.将其应用于电源电路,实现旁路、解耦、滤波和储能功能。详细说明了以下类别:   

  

  1)旁路   

  

  旁路电容器是为本地设备提供能量的储能装置。它可以使电压调节器的输出均匀,降低负载需求。像一个小的可充电电池一样,旁路电容可以对设备充电和放电。为了将阻抗降至最低,旁路电容应尽可能靠近负载器件的电源引脚和接地引脚。这样可以很好的防止输入值过大引起的地电位升高和噪声。地弹是接地连接通过大电流毛刺时的电压降。   

  

  2)莲藕去除   

  

  去藕,也叫藕脱钩。从电路的角度来看,总是可以分为被驱动源和被驱动负载。如果负载电容比较大,驱动电路需要对电容充放电来完成信号跳变。上升沿陡的时候电流比较大,所以驱动电流会吸收很大的电源电流。由于电路中的电感,电阻(尤其是芯片引脚上的电感)会反弹。这个电流和正常情况相比,其实是一种噪声,会影响前级的正常工作。这被称为“耦合”   

  

  去耦电容充当“电池”,满足驱动电路电流的变化,避免两者之间的耦合干扰。将旁路电容与去耦电容结合起来会更容易理解。旁路电容实际上是去耦的,但旁路电容一般指的是高频旁路,也就是为高频开关噪声提供一种低阻抗的防漏电方式。一般高频旁路电容比较小,一般为0.1F、0.01F等。根据谐振频率计算谐振频率;但去耦电容的容量一般较大,可能为10F以上,具体取决于电路中的分布参数和驱动电流的变化。   

  

  旁路以输入信号的干扰为滤波对象,去耦以输出信号的干扰为滤波对象,防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。   

  

  3)过滤   

  

  理论上(即假设电容为纯电容),电容越大,阻抗越小,通过频率越高。但实际上1F以上的电容大多是电解电容,电感较大,所以频率高时阻抗会增大。有时,一个大电容的电解电容与一个小电容并联,此时大电容通过低频,小电容通过高频。电容的作用是通高阻抗和低阻抗,通高频,抗低频。电容越大,低频越容易通过,电容越大,高频越容易通过。具体用于滤波时,大电容(1000F)滤除低频,小电容(20pF)滤除高频。有网友形象地把滤波电容比作一个“池塘”。由于电容两端的电压不会突然变化,可以看出信号频率越高,衰减越大。可以形象地说,电容器就像一个池塘,水量不会因为加入或蒸发几滴水而改变。它将电压的变化转化为电流的变化。频率越高,峰值电流越大,从而缓冲电压。过滤就是充放电的过程。   

  

  4)能量储存   

  

  储能电容通过整流器收集电荷,并通过变换器的引线将储存的能量传输到电源的输出端。额定电压为40 ~ 450 VDC,电容为220 ~ 150 000 F。   

铝电解电容器(如EPCOS 公司的 B43504 或B43505)是较为常用的。根据不同的电源要求,器件有时会采用串联、并联或其组合的形式, 对于功率级超过10KW 的电源,通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。

  


  

电容器的作用及原理

  


  

电容器主要用途:

  

1.电容器用于存储电量以便高速释放。闪光灯用到的就是这一功能。大型激光器也使用此技术来获得非常明亮的瞬时闪光效果。

  


  

2.电容器还可以消除脉动。如果传导直流电压的线路含有脉动或尖峰,大容量电容器可以通过吸收波峰和填充波谷来使电压变得平稳。

  


  

3.电容器可以阻隔直流。如果将一个较小的电容器连接到电池上,则在电容器充电完成后(电容器容量较小时,瞬间即可完成充电过程),电池的两极之间将不再有电流通过。然而,任何交流电流(AC)信号都可以畅通无阻地流过电容器。其原因是随着交流电流的波动,电容器不断地充放电,就好像交流电流在流动一样。

  


  

4. 电容器与电感器一起使用,可构成振荡器。

  


  

举一个现实生活中的例子,我们看到市售的整流电源在拔下 插头后,上面的发光二极管还会继续亮一会儿,然后逐渐熄灭,就是因为里面的电容事先存储了电能,然后释放。当然这个电容原本是用作滤波的。至于电容滤波, 不知你有没有用整流电源听随身听的经历,一般低质的电源由于厂家出于节约成本考虑使用了较小容量的滤波电容,造成耳机中有嗡嗡声。这时可以在电源两端并接 上一个较大容量的电解电容(1000μF,注意正极接正极),一般可以改善效果。发烧友制作HiFi音响,都要用至少1万微法以上的电容器来滤波,滤波电容越大,输出的电压波形越接近直流,而且大电容的储能作用,使得突发的大信号到来时,电路有足够的能量转换为强劲有力的音频输出。这时,大电容的作用有点像水库,使得原来汹涌的水流平滑地输出,并可以保证下游大量用水时的供应。

  


  

电子电路中,只有在电容器充电过程中,才有电流流过,充电过程结束后,电容器是不能通过直流电的,在电路中起着“隔直流”的作用。电路中,电容器常被用作耦 合、旁路、滤波等,都是利用它“通交流,隔直流”的特性。那么交流电为什么能够通过电容器呢?我们先来看看交流电的特点。交流电不仅方向往复交变,它的大小也在按规律变化。电容器接在交流电源上,电容器连续地充电、放电,电路中就会流过与交流电变化规律一致的充电电流和放电电流。

  


  

电容器的选用涉及到很多问题。首先是耐压的问题。加在一个电容器的两端的电压超过了它的额定电压,电容器就会被击穿损坏。一般电解电容的耐压分档为6.3V,10V,16V,25V,50V等。

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