電容在電路中的作用及電容濾波原理

1、電容在電路中的作用及電容濾波原理器在中幾乎是不行缺少的儲能元件，它具有隔斷直流、連通溝通、阻擋低頻的特性。廣泛應(yīng)用在耦合、隔直、旁路、濾波、調(diào)諧、能量轉(zhuǎn)換和自動控制等電路中。認(rèn)識在不同電路中的名稱意義，有助于我們讀懂電子。1、濾波電容：接在直流電源的正、負(fù)極之間，以濾除直流電源中不需要的溝通成分，使直流電變平滑。普通采納大容量的電解電容器或鉭電容，也可以在電路中同時并接其他類型的小容量電容以濾除高頻溝通電。2、去耦電容：幷接在放大電路的電源正、負(fù)極之間，防止因為電源內(nèi)阻形成的正反饋而引起的寄生震蕩。3、耦合電容：接在溝通信號處理電路中，用于銜接信號源和信號處理電路或者作兩的級間銜接，用以隔斷直

2、流，讓溝通信號或脈沖信號通過，使前后級放大電路的直流工作點互不影響。4、旁路電容：接在交、直流信號的電路中，將電容并接在兩端或由電路的某點跨接到公共電位上，為溝通信號或脈沖信號設(shè)置一條通路，避開溝通信號成分因通過電阻產(chǎn)生壓降衰減。5、調(diào)諧電容：銜接在諧振電路的振蕩線圈兩端，起到挑選振蕩頻率的作用。6、襯墊電容與諧振電容：主電容串聯(lián)的輔助性電容，調(diào)節(jié)它可使振蕩信號頻率范圍變小，幷能顯著地提凹凸頻端的振蕩頻率。是當(dāng)?shù)剡x定襯墊電容的容量，可以將低端頻率曲線向上提升，臨近于抱負(fù)頻率跟蹤曲線。7、補償電容：與諧振電路主電容并聯(lián)的輔助性電容，調(diào)節(jié)該電容能使振蕩信號頻率范圍擴(kuò)大。8、中和電容：并接在放大器的

3、基極與放射極之間，構(gòu)成負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，以抑制三極管間電容造成的自激振蕩。9、穩(wěn)頻電容：在振蕩電路中起穩(wěn)定振蕩頻率的作用。10、定時電容：在rc時光常數(shù)電路中與電阻r串聯(lián)，共同打算充放電時光長短的電容。11、加速電容：接在反饋電路中，使正反饋過程加速，提高振蕩信號的幅度。12、縮短電容：在uhf高頻頭電路中，為了縮短振蕩器長度而串接的電容。13、克拉潑電容：在電容三點式振蕩電路中，與電感振蕩線圈串聯(lián)的電容，起到消退晶體管結(jié)電容對頻率穩(wěn)定性影響的作用。14、錫拉電容：在電容三點式振蕩電路中，與電感振蕩線圈兩端并聯(lián)的電容，起到消退晶體管結(jié)電容的影響，使振蕩器在高頻端簡單起振。15、穩(wěn)幅電容：在鑒頻器中，

4、用于穩(wěn)定輸出信號的幅度。16、預(yù)加重電容：為了避開音頻調(diào)制信號在處理過程中造成對分頻量衰減和走失，而設(shè)置的rc高頻重量提升網(wǎng)絡(luò)電容。17、去加重電容：為復(fù)原原伴音信號，要求對音頻信號中經(jīng)預(yù)加重所提升的高頻重量和噪聲一起衰減掉，設(shè)置在rc網(wǎng)絡(luò)中的電容。18、移相電容：用于轉(zhuǎn)變溝通信號相位的電容。19、反饋電容：跨接于放大器的輸入與輸出端之間，使輸出信號回輸?shù)捷斎攵说碾娙荨?0、降壓限流電容：串聯(lián)在溝通電回路中，利用電容對溝通電的容抗特性，對溝通電舉行限流，從而構(gòu)成分壓電路。21、逆程電容：用于行掃描輸出電路，并接在行輸出管的集電極與放射極之間，以產(chǎn)生高壓行掃描鋸齒波逆程脈沖，其耐壓普通在1500

5、v以上。22、校正電容：串接在偏轉(zhuǎn)線圈回路中，用于校正顯像管邊緣的延長線性失真。23、自舉升壓電容：利用電容器的充、放電儲能特性提升電路某點的電位，使該點電位達(dá)到供電端值的2倍。24、消亮點電容：設(shè)置在視放電路中，用于關(guān)機(jī)時消退顯像管上殘余亮點的電容。25、軟啟動電容：普通接在的開關(guān)管基極上，防止在開啟電源時，過大的浪涌或過高的峰值電壓加到開關(guān)管基極上，導(dǎo)致開關(guān)管損壞。26、啟動電容：串接在單相的副繞組上，為電動機(jī)提供啟動移相溝通電壓。在電動機(jī)正常運轉(zhuǎn)后與副繞組斷開。27、運轉(zhuǎn)電容：與單相電動機(jī)的副繞組串聯(lián)，為電動機(jī)副繞組提供移相溝通電流。在電動機(jī)正常運行時，與副繞組保持串接。電容器在電子線路

6、中的作用普通概括為：通溝通、阻直流。電容器通常起濾波、旁路、耦合、去耦、轉(zhuǎn)相等電氣作用。用作貯能元件也是電容器的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，同電池等儲能元件相比，電容器可以瞬時充放電，并且充放電電流基本上不受限制，可以為某些設(shè)備提供大功率的瞬時脈沖電流。1 、隔直流：作用是阻擋直流而讓溝通通過。2 、旁路（去耦）：為溝通電路中某些并聯(lián)的元件提供低阻抗通路。3 、耦合：作為兩個電路之間的銜接，允許溝通信號通過并傳輸?shù)较乱患夒娐? 、平滑或濾波： 將整流以后的脈狀波變?yōu)榕R近直流的平滑波，或?qū)⒓y波及干擾波慮除。5 、溫度補償：針對其它元件對溫度的適應(yīng)性不夠帶來的影響，而舉行補償，充實電路的溫度穩(wěn)定性。6 、計

7、時：電容器與電阻器協(xié)作用法，確定電路的時光常數(shù)。7 、調(diào)諧：對與頻率相關(guān)的電路舉行系統(tǒng)調(diào)諧，比如手機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī)。8 、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 000f 之間的鋁電解電容器為較頻繁的規(guī)格。按照不同的電源要求，器件有時會采納串聯(lián)、并聯(lián)或其組合的形式， 對于功率級超過 10kw 的電源，通常采納體積較大的罐形螺旋端子電容器。9、浪涌電壓庇護(hù)：開關(guān)頻率很高的現(xiàn)代功率器件易受潛在的傷害性電壓尖峰脈沖的影響?？缃釉诠β拾雽?dǎo)體器件兩端的浪涌電壓庇護(hù)電容器通過汲取電壓脈沖限制了峰

8、值電壓，從而對半導(dǎo)體器件起到了庇護(hù)作用，使得浪涌電壓庇護(hù)電容器成為功率元件庫中的重要一員。半導(dǎo)體器件的額定電壓和電流值及其開關(guān)頻率左右著浪涌電壓庇護(hù)電容器的挑選。因為這些電容器承受著很陡的 dv/dt 值，因此，對于這種應(yīng)用而言，薄膜電容器是恰當(dāng)之選。不能僅按照電容值 / 電壓值來挑選電容器。在挑選浪涌電壓庇護(hù)電容器時，還應(yīng)考慮所需的 dv/dt 值。10 、 emi/rfi 抑制： 這些電容器銜接在電源的輸入端，以減輕由半導(dǎo)體所產(chǎn)生的電磁或干擾。因為挺直與主輸入線相連，這些電容器易遭遇到破壞性的過壓和瞬態(tài)電壓。采納塑膜技術(shù)的 x- 級和 y- 級電容器提供了最為便宜的抑制辦法之一。抑制電容器

9、的阻抗隨著頻率的增強而減小，允許高頻電流通過電容器。 x 電容器在線路之間對此電流提供“短路”， y 電容器則在線路與接地設(shè)備之間對此電流提供“短路”。11 、控制和規(guī)律電路 ：各類電容器均可能被應(yīng)用于電源控制電路中。除非是在惡劣環(huán)境條件的要求，否則這些電容器的挑選普通都是低電壓低損耗的通用型元件。整流電路的輸出電壓不是純粹的直流，從觀看整流電路的輸出，與直流相差很大，波形中含有較大的脈動成分，稱為紋波。為獲得比較抱負(fù)的直流電壓，需要利用具有儲能作用的電抗性元件（如電容、電感）組成的濾波電路來濾除整流電路輸出電壓中的脈動成分以獲得直流電壓。常用的濾波電路有無源濾波和有源濾波兩大類。無源濾波的主

10、要形式有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波(包括倒l型、lc濾波、lc型濾波和rc型濾波等)。有源濾波的主要形式是有源rc濾波，也被稱作電子。直流電中的脈動成分的大小用脈動系數(shù)來表示，此值越大，則濾波器的濾波效果越差。脈動系數(shù)(s)=輸出電壓溝通重量的基波最大值輸出電壓的直流重量半波整流輸出電壓的脈動系數(shù)為s=157，全波整流和橋式整流的輸出電壓的脈動系數(shù)so67。對于全波和橋式整流電路采納c型濾波電路后，其脈動系數(shù)s=1(4(rlct-1)。(t為整流輸出的直流脈動電壓的周期。)電阻濾波電路rc-型濾波電路，實質(zhì)上是在電容濾波的基礎(chǔ)上再加一級rc濾波電路組成的。1(b)rc濾波電路。若用s表示c1

11、兩端電壓的脈動系數(shù)，則輸出電壓兩端的脈動系數(shù)s=(1/c2r)s。由分析可知，電阻r的作用是將殘余的紋波電壓降臨在電阻兩端，最后由c2再旁路掉。在值一定的狀況下，r愈大，c2愈大，則脈動系數(shù)愈小，也就是濾波效果就越好。而r值增大時，電阻上的直流壓降會增大，這樣就增大了直流電源的內(nèi)部損耗；若增大c2的電容量，又會增大電容器的體積和分量，實現(xiàn)起來也不現(xiàn)實。這種電路普通用于負(fù)載電流比較小的場合.電感濾波電路按照電抗性元件對交、直流阻抗的不同，由電容c及電感l(wèi)所組成的濾波電路的基本形式1所示。由于電容器c對直流開路，對溝通阻抗小，所以c并聯(lián)在負(fù)載兩端。電感器l對直流阻抗小，對溝通阻抗大，因此l應(yīng)與負(fù)載

12、串聯(lián)。（a）電容濾波 （b） c-r-c或rc-型電阻濾波 脈動系數(shù)s=(1/c2r)s（c） l-c電感濾波 （d） 型濾波或叫c-l-c濾波圖1 無源濾波電路的基本形式并聯(lián)的電容器c在輸入電壓上升時，給電容器充電，可把部分能量存儲在電容器中。而當(dāng)輸入電壓降低時，電容兩端電壓以指數(shù)邏輯放電，就可以把存儲的能量釋放出來。經(jīng)過濾波電路向負(fù)載放電，負(fù)載上得到的輸出電壓就比較平滑，起到了平波作用。若采納電感濾波，當(dāng)輸入電壓增高時，與負(fù)載串聯(lián)的電感l(wèi)中的電流增強，因此電感l(wèi)將存儲部分磁場能量，當(dāng)電流減小時，又將能量釋放出來，使負(fù)載電流變得平滑，因此，電感l(wèi)也有平波作用。利用儲能元件電感器l的電流不能突

13、變的特點，在整流電路的負(fù)載回路中串聯(lián)一個電感，使輸出電流波形較為平滑。由于電感對直流的阻抗小，溝通的阻抗大，因此能夠得到較好的濾波效果而直流損失小。電感濾波缺點是體積大,成本高.橋式整流電感濾波電路2所示。電感濾波的波形圖2所示。按照電感的特點，當(dāng)輸出電流發(fā)生變幻時，l中將感應(yīng)出一個反電勢，使整流管的導(dǎo)電角增大，其方向?qū)⒆钃蹼娏靼l(fā)生變幻。圖2電感濾波電路在橋式整流電路中，當(dāng)u2正半周時，d1、d3導(dǎo)電，電感中的電流將滯后u2不到90。當(dāng)u2超過90后開頭下降，電感上的反電勢有助于d1、d3繼續(xù)導(dǎo)電。當(dāng)u2處于負(fù)半周時，d2、d4導(dǎo)電，副邊電壓所有加到d1、d3兩端，致使d1、d3反偏而截止，此

14、時，電感中的電流將經(jīng)由d2、d4提供。因為橋式電路的對稱性和電感中電流的延續(xù)性，四個d1、d3；d2、d4的導(dǎo)電角都是180，這一點與電容濾波電路不同。圖3電感濾波電路波形圖已知橋式整流電路二極管的導(dǎo)通角是180，整流輸出電壓是半個半個正弦波，其平均值約為 。電感濾波電路，二極管的導(dǎo)通角也是180，當(dāng)忽視電感器l的電阻時，負(fù)載上輸出的電壓平均值也是 。假如考慮濾波電感的直流電阻r，則電感濾波電路輸出的電壓平均值為要注重電感濾波電路的電流必需要足夠大，即rl不能太大，應(yīng)滿足wlrl，此時io（av）可用下式計算因為電感的直流電阻小，溝通阻抗很大，因此直流重量經(jīng)過電感后的損失很小，但是對于溝通重量

15、，在wl和 上分壓后，很大一部分溝通重量降臨在電感上，因而降低了輸出電壓中的脈動成分。電感l(wèi)愈大，rl愈小，則濾波效果愈好，所以電感濾波適用于負(fù)載電流比較大且變幻比較大的場合。采納電感濾波以后，延伸了整流管的導(dǎo)電角，從而避開了過大的沖擊電流。電容濾波原理詳解1空載時的狀況當(dāng)電路采納電容濾波，輸出端空載，4(a)所示，設(shè)初始時電容電壓uc為零。接入電源后，當(dāng)u2在正半周時，通過d1、d3向電容器c充電；當(dāng)在u2的負(fù)半周時，通過d2、d4向電容器c充電，充電時光常數(shù)為（a）電路圖 （b）波形圖圖4 空載時橋式整流電容濾波電路式中 包括變壓器副邊繞組的直流電阻和二極管的正向?qū)娮?。因?普通很小，

16、電容器很快就充到溝通電壓u2的最大值 ，如波形圖2（b） 的時刻。此后，u2開頭下降，因為電路輸出端沒接負(fù)載，電容器沒有放電回路，所以電容電壓值uc不變，此時，ucu2，二極管兩端承受反向電壓，處于截止?fàn)顟B(tài)，電路的輸出電壓，電路輸出維持一個恒定值。事實上電路總要帶一定的負(fù)載，有負(fù)載的狀況如下。2帶載時的狀況圖5給出了電容濾波電路在帶電阻負(fù)載后的工作狀況。接通溝通電源后，二極管導(dǎo)通，整流電源同時向電容充電和向負(fù)載提供電流,輸出電壓的波形是正弦形。在 時刻，即達(dá)到u2 90峰值時，u2開頭以正弦邏輯下降，此時二極管是否關(guān)斷，取決于二極管承受的是正向電壓還是反向電壓。先設(shè)達(dá)到90后，二極管關(guān)斷，那么

17、惟獨濾波電容以指數(shù)邏輯向負(fù)載放電，從而維持一定的負(fù)載電流。但是90后指數(shù)邏輯下降的速率快，而正弦波下降的速率小，所以超過90以后有一段時光二極管仍然承受正向電壓，二極管導(dǎo)通。隨著u2的下降，正弦波的下降速率越來越快，uc 的下降速率越來越慢。所以在超過90后的某一點，例5(b)中的t2時刻，二極管開頭承受反向電壓，二極管關(guān)斷。此后惟獨電容器c向負(fù)載以指數(shù)邏輯放電的形式提供電流，直至下一個半周的正弦波來到，u2再次超過uc，5(b)中的t3時刻，二極管重又導(dǎo)電。以上過程電容器的放電時光常數(shù)為電容濾波普通負(fù)載電流較小，可以滿足td較大的條件，所以輸出電壓波形的放電段比較平緩，紋波較小，輸出脈動系數(shù)

18、s小，輸出平均電壓uo(av)大，具有較好的濾波特性。（a）電路圖 （b）波形圖圖5帶載時橋式整流濾波電路以上濾波電路都有一個個性,那就是需要很大的電容容量才干滿足要求,這樣一來大容量電容在加電眨眼很有很大的短路電流,這個電流對整流二極管,變壓器沖擊很大,所以現(xiàn)在普通的做法是在整流前加一的功率型ntc熱敏電阻來維持平衡,因ntc熱敏電阻在常溫下電阻很大,加電后隨著溫度上升，電阻阻值快速減小,這個電路叫軟起動電路。這種電路缺點是：斷電后，在熱時光常數(shù)內(nèi)， ntc熱敏電阻沒有復(fù)原到零功率電阻值，所以不宜常見的開啟。為什么整流后加上濾波電容在不帶負(fù)載時電壓為何上升？這是由于加上濾波測得的電壓是含有脈動成分的峰值電壓，加上負(fù)載后就是平均值，計算：峰值電壓=1.414理論輸出電壓有源濾波-電子電路濾波電阻濾波本身有無數(shù)沖突,電感濾波成本又高,故普通線路常采納有源濾波電路,電路6。它是由c1、r、c2組成的型rc濾波電路與有源器件晶體管t組成的射極輸出器銜接而成的電路。由圖6可知，流過r的電流ir=ie(1+)=irl(1+)。流過電阻r的電流僅為負(fù)載電流的1/(1+)所以可以采納較大的r，與c2協(xié)作以獲