話說電容之一:電容的作用詳述

作者:百方網 日期:2021-10-22 11:55:39 人氣: 欄目:電工入門
作為無源元件之一的電容,其作用不外乎以下幾種:

1、應用于電源電路,實現旁路、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。從電路來說,總是可以區分為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”。

去藕電容就是起到一個“電池”的作用,滿足驅動電路電流的變化,避免相互間的耦合干擾。

將旁路電容和去藕電容結合起來將更容易理解。旁路電容實際也是去藕合的,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區別。

3 )濾波

從理論上(即假設電容為純電容)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,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。

曾有人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而引起水量的變化。它把電壓的變動轉化為電流的變化,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。根據不同的電源要求,器件有時會采用串聯、并聯或其組合的形式, 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。

2、應用于信號電路,主要完成耦合、振蕩/ 同步及時間常數的作用:

1)耦合

舉個例子來講,晶體管放大器發射極有一個自給偏壓電阻,它同時又使信號產生壓降反饋到輸入端形成了輸入輸出信號耦合, 這個電阻就是產生了耦合的元件,如果在這個電阻兩端并聯一個電容, 由于適當容量的電容器對交流信號較小的阻抗,這樣就減小了電阻產生的耦合效應,故稱此電容為去耦電容。

2 )振蕩/ 同步

包括RC、LC 振蕩器及晶體的負載電容都屬于這一范疇。

3 )時間常數

這就是常見的 R 、C 串聯構成的積分電路。當輸入信號電壓加在輸入端時,電容(C )上的電壓逐漸上升。而其充電電流則隨著電壓的上升而減小。電流通過電阻(R)、電容(C )的特性通過下面的公式描述:

i = (V / R)e - (t / CR)

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