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十說電容

admin @ 2014-03-17 , reply:0

概述

話說電容之一:電容的作用       作為無源元件之一的電容,其作用不外乎以下幾種:1、應用於電源電路,實現旁路、去藕、濾波和儲能……

話說電容之一:電容的作用


        作為無源元件之一的電容,其作用不外乎以下幾種:
1、應用於電源電路,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樣,旁路電容能夠被充電,並向器件進行放電。 為盡量減少阻貳,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雜訊。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,由於電路中的電感,電阻(特別是晶元管腳上的電感,會產生反彈),這種電流相對於正常情況來說實際上就是一種雜訊,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雜訊高一條低阻貳泄防途徑。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,依據電路中分佈參數、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,阻貳越小,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貳會增大。有時會看到有一個電容量較大電解電容並聯了一個小電
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。曾有網友形象地將濾波電容比作“水塘”。由於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,從而緩衝了電壓。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,並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,器件有時會採用串聯、並聯或其組合的形式, 對於功率級超過10KW 的電源,通常採用體積較大的罐形螺旋端子電容器。
2、應用於信號電路,主要完成耦合、振蕩/同步及時間常數的作用:
    1)耦合

較小的阻貳,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於這一範疇。
   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)


話說電容之二:電容的選擇


通常,應該如何為我們的電路選擇一顆合適的電容呢?筆者認為,應基於以
                下幾點考慮:
                1、靜電容量;
                2、額定耐壓;
                3、容值誤差;
                4、直流偏壓下的電容變化量;
                5、雜訊等級;
                6、電容的類型;
                7、電容的規格。
       那麼,是否有捷徑可尋呢?其實,電容作為器件的外圍元件,幾乎每個器件的 Datasheet 或者 Solutions,都比較明確地指明了外圍元件的選擇參數,也就是說,據此可以獲得基本的器件選擇要求,然後再進一步完善細化之。其實選用電容時不僅僅是只看容量和封裝,具體要看產品所使用環境,特殊的電路必須用特殊的電容。

    下面是 chip capacitor 根據電介質的介電常數分類, 介電常數直接影響電
路的穩定性。

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