電容的作用詳解

1、一二二一電容的作用詳解51hci多功能單片機(jī)學(xué)習(xí)開發(fā)系統(tǒng)不要輕視小小電容哦。他的作用很大，你看冇沒(méi)冇用過(guò)他的電了產(chǎn)品不。什么地方都冇如 果用得不好，死得難看的，所以首先介紹電容的作用作為無(wú)源元件z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(chǔ)能方面電容的作用，下面分類詳述1) 濾波濾波是電容的作用中很重要的一部分。兒乎所冇的電源電路中都會(huì)用到。從理論上(即假設(shè) 電容為純電容)說(shuō)，電容越大，阻抗越小，通過(guò)的頻率也越高。但實(shí)際上超過(guò)luf的電容大 多為電解電容，有很大的電感成份，所以頻率高后反而卩fl抗會(huì)增大。有時(shí)會(huì)看到有一個(gè)電容 量較人電解電容并聯(lián)了-個(gè)小電容，這時(shí)人

2、電容通低頻，小電容通高頻。電容的作川就是通 高阻低，通高頻阻低頻。電容越人低頻越不容易通過(guò)，電容越人高頻越容易通過(guò)。具體用在 濾波中，大電容(looouf)濾低頻,小電容(20pf)濾高頻。曾有網(wǎng)友將濾波電容比作“水塘”。由于電容的兩端電壓不會(huì)突變，由此可知，信號(hào)頻率 越高則衰減越大，町很形彖的說(shuō)電容像個(gè)水塘，不會(huì)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(dòng)轉(zhuǎn)化為電流的變化，頻率越高，峰值電流就越人，從而緩沖了電壓。 濾波就是充電，放電的過(guò)程。2) 旁路旁路電容是為本地器件提供能最的儲(chǔ)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一樣，旁路電容能夠被充電，并向器

3、件進(jìn)行放 電。為盡量減少阻抗， 旁路電容耍盡量靠近負(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(guò)大1佃導(dǎo) 致的地電位抬高和噪聲。地彈是地連接處在通過(guò)大電流毛刺時(shí)的電壓降。3）去藕 去耦，又稱解藕。從電路來(lái)說(shuō)，總是可以區(qū)分為驅(qū)動(dòng)的源和被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。如果負(fù)載電容比 較人，驅(qū)動(dòng)電路要把電容充電、放電，才能完成信號(hào)的跳變，在上升沿比較陡悄的時(shí)候， 電流比較大，這樣驅(qū)動(dòng)的電流就會(huì)吸收很人的電源電流，山于電路中的電感，電阻（特別是 芯片管腳上的電感，會(huì)產(chǎn)生反彈），這種電流相對(duì)于正常情況來(lái)說(shuō)實(shí)際上就是一種噪聲， 會(huì)影響前級(jí)的正常工作。這就是耦合。去藕電容就是起到一個(gè)電池的作用，滿足驅(qū)動(dòng)電路電 流的

4、變化，避免相互間的耦合干擾。將旁路電容和去耦電容結(jié)合起來(lái)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)噪聲提高一條 低阻抗泄防途徑。高頻旁路電容一般比較小，根據(jù)諧振頻率一般是0. lu, o.olu等，而去 耦合電容一般比較人，是10uf或者更大，依據(jù)電路中分布參數(shù)，以及驅(qū)動(dòng)電流的變化人小 來(lái)確定。旁路是把輸入信號(hào)屮的干擾作為濾除對(duì)象，而去耦是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì) 象，防止干擾信號(hào)返回電源。這應(yīng)該是他們的本質(zhì)區(qū)別。4）儲(chǔ)能儲(chǔ)能型電容器通過(guò)整流器收集電荷，并將存儲(chǔ)的能量通過(guò)變換器引線傳送至電源的輸出端。 電壓額定值為40450vdc、電容值在22

5、0150 ooouf z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，器件有吋會(huì)采用串聯(lián)、并聯(lián)或 其組合的形式，對(duì)于功率級(jí)超過(guò)10kw的電源，通常采用體積較人的罐形螺旋端子電容器。2、應(yīng)用于信號(hào)電路，主要完成耦合、振蕩/同步及時(shí)間常數(shù)的作用:1）耦合舉個(gè)例子來(lái)講，晶體管放人器發(fā)射極有一個(gè)h給偏壓電阻，它同時(shí)乂使信號(hào)產(chǎn)生壓降反饋到 輸入端形成了輸入輸出信號(hào)耦合，這個(gè)電阻就是產(chǎn)生了耦合的元件，如果在這個(gè)電阻兩端并 聯(lián)一個(gè)電容，由于適當(dāng)容量的電容器對(duì)交流信號(hào)較小的阻抗，這樣就減小了電阻產(chǎn)牛的耦合 效應(yīng)，故稱此電容為去耦電容。2）振蕩/同步包括rc

6、、lc振蕩器及品體的負(fù)載電容都加丁這一范疇。3）時(shí)間常數(shù) 這就是常見的r、c冷聯(lián)構(gòu)成的積分電路。當(dāng)輸入信號(hào)電壓加在輸入端吋，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(guò)電阻（r）、電容（c）的 特性通過(guò)下面的公式描述：i = (v/r) e-(t/cr)我們知道了電容的作用以后下面來(lái)談?wù)勲娙菰谑褂弥械淖⒁馐马?xiàng)a.什么是好電容。1. 電容容量越大越好。很多人在電容的替換屮往往愛(ài)用人容量的電容。我們知道雖然電容越人，為ic提供的 電流補(bǔ)償?shù)哪芰υ綇?qiáng)。且不說(shuō)電容容量的增大帶來(lái)的體積變大，增加成木的同時(shí)還影響空氣 流動(dòng)和散熱。關(guān)鍵在于電容上存在寄住電感，電容放電冋路會(huì)在某

7、個(gè)頻點(diǎn)上發(fā)生諧振。在諧 振點(diǎn)，電容的阻抗小。因此放電回路的阻抗最小，補(bǔ)充能量的效果也最好。但當(dāng)頻率超過(guò)諧 振點(diǎn)時(shí)，放電回路的阻抗開始增加，電容提供電流能力便開始下降。電容的容值越大，諧振 頻率越低，電容能有效補(bǔ)償電流的頻率范f貝也越小。從保證電容提供高頻電流的能力的角度 來(lái)說(shuō)，電容越大越好的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，一般的電路設(shè)計(jì)中都有一個(gè)參考值的。2. 同樣容量的電容，并聯(lián)越多的小電容越好耐壓值、耐溫值、容值、esr（等效電阻）等是電容的兒個(gè)重要參數(shù)，對(duì)于esr自然是越 低越好。esr與電容的容量、頻率、電壓、溫度等都有關(guān)系。當(dāng)電壓固定時(shí)候，容量越大， esr越低。在板卡設(shè)計(jì)中采用多個(gè)小電容并連多是出與

8、pcb空間的限制，這樣冇的人就認(rèn)為， 越多的并聯(lián)小電阻，esr越低，效果越好。理論上是如此，但是要考慮到電容接腳焊點(diǎn)的阻 抗，采用多個(gè)小電容并聯(lián)，效果并不一定突岀。3. esr越低，效果越好。結(jié)合我們上面的提高的供電電路來(lái)說(shuō)，對(duì)于輸入電容來(lái)說(shuō)，輸入電容的容屋要大一點(diǎn)。 相對(duì)容量的要求，對(duì)esr的要求可以適當(dāng)?shù)慕档?。因?yàn)檩斎腚娙葜饕悄蛪?，其次是吸收m osfet的開關(guān)脈沖。対于輸岀電容來(lái)說(shuō)，耐壓的要求和容量可以適當(dāng)?shù)慕档鸵稽c(diǎn)。esr的要 求則高一點(diǎn)，因?yàn)檫@里要保證的是足夠的電流通過(guò)量。但這里要注意的是esr并不是越低越 好，低esr電容會(huì)引起開關(guān)電路振蕩。而消振電路復(fù)雜同時(shí)會(huì)導(dǎo)致成木的增加。板

9、卡設(shè)計(jì)屮， 這里一般有一個(gè)參考值，此作為元件選用參數(shù)，避免消振電路而導(dǎo)致成本的增加。4 好電容代表著高品質(zhì)。“唯電容論”曾經(jīng)盛極一時(shí)，一些廠商和媒休也刻意的把這個(gè)事情做成一個(gè)賣點(diǎn)。在板 卡設(shè)計(jì)中，電路設(shè)計(jì)水平是關(guān)鍵。和有的廠商可以用兩和供電做出比一些廠商采用四相供電 更穩(wěn)定的產(chǎn)品一樣，一味的采用高價(jià)電容，不一定能做出好產(chǎn)品。衡雖一個(gè)產(chǎn)品，一定要全 方位多角度的去考慮，切不可把電容的作用有意無(wú)意的夸大。b.電容爆漿之血血談爆漿的種類：分兩類，輸入電容爆漿和輸出電容爆漿。對(duì)于輸入電容來(lái)說(shuō)，就是我是說(shuō)的cl, c1對(duì)由電源接收到的電流進(jìn)行過(guò)濾。輸入電容 爆漿和電源輸入電流的品質(zhì)有關(guān)。過(guò)多的毛刺電壓，

10、峰值電壓過(guò)高，電流不穩(wěn)定等都使電容 過(guò)于充放電過(guò)于頻繁，長(zhǎng)吋間處于這類工作環(huán)境下的電容，內(nèi)部溫度升髙很快。超過(guò)泄爆口 的承受極限就會(huì)發(fā)住爆漿。對(duì)于輸出電容來(lái)說(shuō)，就我說(shuō)的c2,對(duì)經(jīng)電源模塊調(diào)整后的電流進(jìn)行濾波。此處電流經(jīng) 過(guò)一次過(guò)濾，比較平穩(wěn)，發(fā)牛爆漿的可能性相對(duì)來(lái)說(shuō)小了不少。但如果壞境溫度過(guò)高，電容 同樣容易發(fā)生爆漿。爆，報(bào)也。采用垃圾東西口然要爆，報(bào)應(yīng)啊。欲知過(guò)去因者，見其現(xiàn)在 果；欲知未來(lái)果者，見其現(xiàn)在因。電解電容爆漿的原因：電容爆漿的原因冇很多，比如電流大于允許的穩(wěn)波電流、使用電壓超出工作電壓、逆向 電壓、頻繁的充放電等。但是最直接的原因就是高溫。我們知道電容有一個(gè)重要的參數(shù)就是 耐溫值，指的就是電容內(nèi)部電解液的沸點(diǎn)。當(dāng)電容的內(nèi)部溫度達(dá)到電解液的沸點(diǎn)吋，電解液 開始沸騰，電容內(nèi)部的壓力升高，當(dāng)壓力超過(guò)泄爆口的承受極限就發(fā)生了爆漿。所以說(shuō)溫度 是導(dǎo)致電容爆漿的肓接原因。電容設(shè)計(jì)使用壽命人約為2萬(wàn)小時(shí)，受環(huán)境溫度的彩響也很大。 電容的使川壽命隨溫度的增加而減小，實(shí)驗(yàn)證明環(huán)境溫度每升高10°c,電容的壽命就會(huì)減 半。主要原因就是溫度加速化學(xué)反應(yīng)而使介質(zhì)隨時(shí)間退化失效，這樣電容壽命終結(jié)。為了保 證電容的穩(wěn)定性，電容在插板而要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的高溫環(huán)境的測(cè)試。即使是在100c,髙品質(zhì) 的電容也可以工作幾千個(gè)小時(shí)。同時(shí),我們提到的電容的壽命是指電容在使用過(guò)程中，電