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電路設計——電容作用

前言:

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電路設計——電容作用

這幾天的工作主要是學習一些子產品的原理圖,看看資料手冊,相對輕松一些。在設計電路時,電容在電源轉換,控制器供電,信号的濾波等很多地方都不可或缺,就順便把電路中電容的主要作用及應用總結一下。

1.容抗計算

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2.電容的特性

(1)隔直流通交流,通高頻阻低頻;

(2)電容兩端的電壓不能夠突變;

(3)大容值電容濾低頻噪聲,小容值電容濾高頻噪聲。

(3)電容的工作的實質是充電和放電的過程,它是一種儲能元件:電容在某時刻儲存的電場能量隻與該時刻其端電壓有關。當電壓增加時,電容元件從電源吸收能量,儲存在電場中的能量增加,這個過程稱為電容的充電過程。當電壓減小時,電容元件向外釋放電場能量,這個過程稱為電容的放電過程。電容在充放電過程中并不消耗能量。

3.常見電容的作用

主要用于電源濾波、信号濾波、信号耦合、諧振、濾波、補償、充放電、儲能、旁路、隔直等電路中。

1.電源濾波:

電路設計——電容作用

濾波是電容的作用中很重要的一部分。幾乎所有的電源電路中都會用到,以濾除直流電源中不需要的交流成分,使直流電變平滑。。從理論上說,電容越大,阻抗越小,通過的頻率也越高。但實際上超過1uF 的電容大多為電解電容,有很大的電感成份,是以頻率高後反而阻抗會增大。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。電容越大低頻越容易通過,電容越小高頻越容易通過。

2.去耦電容和旁路:

旁路電容是主要是把輸入信号的高頻噪聲濾除,而去耦電容是把輸出信号的幹擾去除。

通常旁路電容的大小0.1u,0.01u;去耦電容大小為10uF。

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去耦電容:一般接在電源線和地線之間

1)作為內建電路的蓄能電容;

2)濾除該器件的高頻噪聲;

3)防止電源攜帶高頻噪聲對電路構成幹擾;

關于蓄能的了解:

由于電源離晶片電源的引腳有一定距離,為了保證器件需要電流的時候,電流能夠即使供給,是以在器件的vcc引腳加上一個電容,提供電流。晶片電源引腳連接配接的電容盡量要靠近,電源輸出時,電容也要盡量靠近電源輸出引腳。

旁路電容:一般接在信号端與地之間,主要功能是産生一個交流分路,進而消去進入易感區的那些不需要的能量。接在交、直流信号的電路中,将電容并接在電阻兩端或由電路的某點跨接到公共電位上,為交流信号或脈沖信号設定一條通路,避免交流信号成分因通過電阻産生壓降衰減。

旁路電容一般作為高頻旁路器件來減小對電源子產品的瞬态電流需求。通常鋁電解電容和钽電容比較适合作旁路電容,其電容值取決于PCB 闆上的瞬态電流需求,一般在10 至470μF 範圍内。若PCB 闆上有許多內建電路、高速開關電路和具有長引線的電源,則應選擇大容量的電容。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,旁路被充電,并向器件進行放電。

差別:在電路電路中,去耦電容和旁路電容都是起到抗幹擾的作用,電容所處的位置不同,就是稱呼的不一樣,旁路是把輸入信号中的幹擾作為濾除對象,而去耦是把輸出信号的幹擾作為濾除對象,防止幹擾信号傳回電源。

3.耦合

接在交流信号處理電路中,用于連接配接信号源和信号處理電路或者作兩放大器的級間連接配接,用以隔斷直流,讓交流信号或脈沖信号通過,使前後級放大電路的直流工作點互不影響。

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4.諧振

包括RC、LC振蕩器及晶體的負載電容都屬于這一範疇。對與頻率相關的電路進行系統調諧,比如收音機、電視機。

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5.儲能

儲能型電容器通過整流器收集電荷,并将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為較常見的規格。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。

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6.信号濾波

常和運放,電感構成濾波器(高通、低通、帶通、帶阻)

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并聯的電容器C在輸入電壓升高時,給電容器充電,可把部分能量存儲在電容器中。而當輸入電壓降低時,電容兩端電壓以指數規律放電,就可以把存儲的能量釋放出來。經過濾波電路向負載放電,負載上得到的輸出電壓就比較平滑,起到了平波作用。若采用電感濾波,當輸入電壓增高時,與負載串聯的電感L中的電流增加,是以電感L将存儲部分磁場能量,當電流減小時,又将能量釋放出來,使負載電流變得平滑,是以,電感L也有平波作用。

利用儲能元件電感器L的電流不能突變的特點,在整流電路的負載回路中串聯一個電感,使輸出電流波形較為平滑。因為電感對直流的阻抗小,交流的阻抗大,是以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。

運放設計的濾波器(有源):

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7.時間常數

這就是常見的 R、C 串聯構成的積分電路。當輸入信号電壓加在輸入端時,電容©上的電壓逐漸上升。而其充電電流則随着電壓的上升而減小。

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4.極性電容

1.钽電容的正負極

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有條紋一端為正極

2.電解電容的正負極

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黑色辨別一端為負極。

參考:

1.(筆記)電路設計(四)之電容的應用

2. 電容器在電路中的作用(很全)

3.電容在電路中的作用及電容濾波原理

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