不要轻视小小电容哦。他的作用很大,你看有没有用过他的电子产品不。。什么地方都有若是用得欠好,死得难看的,以是首先先容电容的作用。作为无源元件之一的电容,其作用不过乎以下几种:
1、应用于电源电路,实现旁路、去藕、滤波和储能方面电容的作用,下面分类详述之:
1)滤波
滤波是电容的作用中很主要的一部分。险些所有的电源电路中都会用到。从理论上(即假设电容为纯电容)说,电容越大,阻抗越小,通过的频率也越高。但现实上凌驾1uF的电容大多为电解电容,有很大的电感成份,以是频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容,这时大电容通低频,小电容通高频。电容的作用就是通高阻低,通高频阻低频。电容越大低频越容易通过,电容越大高频越容易通过。详细用在滤波中,大电容(1000uF)滤低频,小电容(20pF)滤高频。
曾有网友将滤波电容 比作“水塘”。由于电容的两头电压不会突变,由此可知,信号频率越高则衰减越大,可很形象的说电容像个水塘,不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的转变。 它把电压的变换转化为电流的转变,频率越高,峰值电流就越大,从而缓冲了电压。滤波就是充电,放电的历程。
2)旁路
旁路电容是为外地器件提供能量的储能器件,它能使稳压器的输出匀称化,降低负载需求。就像小型可充电电池一样,旁路电容能够被充电,并向器件举行放 电。为只管镌汰阻抗,旁路电容要只管靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。这能够很好地避免输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地弹是地毗连处在通过大 电流毛刺时的电压降。
3)去藕
去藕,又称解藕。从电路来说,总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。若是负载电容较量大,驱动电路要把电容充电、放电,才华完成信号的跳变,在上 升沿较量险要的时间,电流较量大,这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流,由于电路中的电感,电阻(特殊是芯片管脚上的电感,会爆发反弹),这种电流相对 于正常情形来说现实上就是一种噪声,会影响前级的正常事情。这就是耦合。去藕电容就是起到一个电池的作用,知足驱动电路电流的转变,阻止相互间的耦合滋扰。将旁路电容和去藕电容团结起来将更容易明确。旁路电容现实也是去藕合的,只是旁路电容一样平常是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防 途径。高频旁路电容一样平常较量小,凭证谐振频率一样平常是0.1u,0.01u等,而去耦合电容一样平常较量大,是10uF或者更大,依据电路中漫衍参数,以及驱动 电流的转变巨细来确定。旁路是把输入信号中的滋扰作为滤除工具,而去耦是把输出信号的滋扰作为滤除工具,避免滋扰信号返回电源。这应该是他们的实质区别。
4)储能
储能型电容器通过整流器网络电荷,并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。电压额定值为40~450VDC、电容值在220~150 000uF之间的铝电解电容器(如EPCOS公司的 B43504或B43505)是较为常用的。凭证差别的电源要求,器件有时会接纳串联、并联或其组合的形式, 关于功率级凌驾10KW的电源,通常接纳体积较大的罐形螺旋端子电容器。
2、应用于信号电路,主要完成耦合、振荡/同步实时间常数的作用:
1)耦合
举个例子来讲,晶体管放大器发射极有一个自给偏压电阻,它同时又使信号爆发压降反响到输入端形成了输入输出信号耦合,这个电阻就是爆发了耦合的元件,若是在这个电阻两头并联一个电容,由于适当容量的电容器对交流信号较小的阻抗,这样就减小了电阻爆发的耦合效应,故称此电容为去耦电容。
2)振荡/同步
包括RC、LC振荡器及晶体的负载电容都属于这一领域。
3)时间常数
这就是常见的 R、C 串联组成的积分电路。当输入信号电压加在输入端时,电容(C)上的电压逐渐上升。而其充电电流则随着电压的上升而减小。电流通过电阻(R)、电容(C)的特征通过下面的公式形貌:
i = (V/R)e-(t/CR)
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我们知道了电容的作用以后下面来谈谈电容在使用中的注重事项
A. 什么是好电容。
1.电容容量越大越好。
许多人在电容的替换中往往爱用大容量的电容。我们知道虽然电容越大,为IC提供的电流赔偿的能力越强。且不说电容容量的增大带来的体积变大,增添本钱的同时还影响空气流动和散热。要害在于电容上保存寄生电感,电容放电回路会在某个频点上爆发谐振。在谐振点,电容的阻抗小。因此放电回路的阻抗最小,增补能量的效果也最好。但当频率凌驾谐振点时,放电回路的阻抗最先增添,电容提供电流能力便最先下降。电容的容值越大,谐振频率越低,电容能有用赔偿电流的频率规模也越小。从包管电容提供高频电流的能力的角度来说,电容越大越好的看法是过失的,一样平常的电路设计中都有一个参考值的。
2.同样容量的电容,并联越多的小电容越好。
耐压值、耐温值、容值、ESR(等效电阻)等是电容的几个主要参数,关于ESR自然是越低越好。ESR与电容的容量、频率、电压、温度等都有关系。当电压牢靠时间,容量越大,ESR越低。在板卡设计中接纳多个小电容并连多是出与PCB空间的限制,这样有的人就以为,越多的并联小电阻,ESR越低,效果越好。理论上是云云,可是要思量到电容接脚焊点的阻抗,接纳多个小电容并联,效果并纷歧定突出。
3.ESR越低,效果越好。
团结我们上面的提高的供电电路来说,关于输入电容来说,输入电容的容量要大一点。相对容量的要求,对ESR的要求可以适当的降低。由于输入电容主要是耐压,其次是吸收MOSFET的开关脉冲。关于输出电容来说,耐压的要求和容量可以适当的降低一点。ESR的要求则高一点,由于这里要包管的是足够的电流通过量。但这里要注重的是ESR并不是越低越好,低ESR电容会引起开关电路振荡。而消振电路重大同时会导致本钱的增添。板卡设计中,这里一样平常有一个参考值,此作为元件选用参数,阻止消振电路而导致本钱的增添。
4.好电容代表着高品质。
“唯电容论”一经盛极一时,一些厂商和媒体也刻意的把这个事情做成一个卖点。在板卡设计中,电路设计水平是要害。和有的厂商可以用两相供电做出比一些厂商接纳四相供电更稳固的产品一样,一味的接纳高价电容,纷歧定能做出好产品。权衡一个产品,一定要全方位多角度的去思量,切不可把电容的作用有意无意的强调。
B. 电容爆浆之面面谈
爆浆的种类:
分两类,输入电容爆浆和输出电容爆浆。
关于输入电容来说,就是我是说的C1,C1对由电源吸收到的电流举行过滤。输入电容爆浆和电源输入电流的品质有关。过多的毛刺电压,峰值电压过高,电流不稳固等都使电容过于充放电过于频仍,长时间处于这类事情情形下的电容,内部温度升高很快。凌驾泄爆口的遭受极限就会爆发爆浆。
关于输出电容来说,就我说的C2,对经电源?榈鹘夂蟮牡缌骶傩新瞬。此处电流经由一次过滤,较量平稳,爆发爆浆的可能性相对来说小了不少。但若是情形温度过高,电容同样容易爆发爆浆。爆,报也。接纳垃圾工具自然要爆,报应啊。欲知已往因者,见其现在果;欲知未来果者,见其现在因。
电解电容爆浆的缘故原由:
电容爆浆的缘故原由有许多,好比电流大于允许的稳波电流、使用电压凌驾事情电压、逆向电压、频仍的充放电等。可是最直接的缘故原由就是高温。我们知道电容有一个主要的参数就是耐温值,指的就是电容内部电解液的沸点。当电容的内部温度抵达电解液的沸点时,电解液最先欢喜,电容内部的压力升高,当压力凌驾泄爆口的遭受极限就爆发了爆浆。以是说温度是导致电容爆浆的直接缘故原由。电容设计使用寿命约莫为2万小时,受情形温度的影响也很大。电容的使用寿命随温度的增添而减小,实验证实情形温度每升高10℃,电容的寿命就会减半。主要缘故原由就是温度加速化学反应而使介质随时间退化失效,这样电容寿命终结。为了包管电容的稳固性,电容在插板前要经由长时间的高温情形的测试。纵然是在100℃,高品质的电容也可以事情几千个小时。同时,我们提到的电容的寿命是指电容在使用历程中,电容容量不会凌驾标准规模转变的10%。电容寿命指的是电容容量的问题,而不是设计寿命抵达之后就爆发爆浆。只是无法包管电容的设计的容量标准。
以是,短时期内,正常使用的板卡电容就爆发爆浆的情形,这就是电容品诘责题。另外,不正常的使用情形也有可能爆发电容爆浆的情形。好比热插拔电脑配件也会导致板卡局部电路电流、电压的强烈转变,从而引发电容使用故障。