电容与电流关系

电容降压式电源中电容器的选用及注意事项

来源：无线电作者：warren

电容元件是实际电路中储存电场能量这一物理性质的科学抽象，在仅是实际电容器，凡是带电导体与电介质存在的场合，都可以用电容元件来描述储存电场能量的物理现象。同电阻一样，通常用符号C表示电容元件，C表示电容元件的参数（电容量）。电容量是常数的电容器称为线性电容。

在电容元件两端电压u的参考方向给定时，若以q表示参考正电位极板上的电荷量，则电容元件的电荷量与电压之间满足

q=Cu

C表示电容元件的电容，当电容元件是线性元件时，C不随u和q改变，称为线性电容。可见，线性电容元件的定义式为

C= q/u

当q的单位为C，u的单位为V时，由上式得电容C的单位为法[拉]（F），实际电容的电容量往往比1F小得多，因此实际使用中还经常使用微法（μF）、皮法（Pf）。

由以上讨论可知，以u为横坐标，q为纵坐标构成的q-u平面，可以用来定义二端电容元件。线性电容元件在q-u平面上的特性曲线是一条经过原点的直线。

线性电容元件的电压电流关系

设电压、电流为时间函数，现在求其电压、电流关系。当极板间的电压变化时，极板上的电荷也随之变化，于是在电容元件中产生了电流。此电流可由下式求得

I=dq/dt =C(du/dt)

上式表明，电流的大小与方向取决于电压对时间的变化率。电压增高时，du/dt〉0，则dq/dt〉0，i〉0,极板上电荷增加，电容器充电；电压降低时，du/dt〈0，则dq/dt〈0，i〈0,极板上电荷减少，电容器反向放电。当电压不随时间变化时，du/dt=0，则I=0,这时电容元件的电流等于零，相当于开路。故电容元件有隔断直流的作用。

线性电容元件的储能特性

电容元件不产生能量，也不消耗能量是一个储能元件。

线性电容和非线性电容的区别

若电容元件的库伏特性为一条通过坐标原点的直线，如图5-5-1(b)所示，则称为线性电容元件。线性电容元件的电容C为一常量，与电压u和电流i无关，其电路符号如图5-5-1(a)所示。若电容元件的库伏特性为一条通过坐标原点某种形状的曲线，如图5-5-1(c)所示，则称为非线性电容元件。非线性电容元件的电容C不为一常量，与电压u和电流i有关，其电路符号如图5-5-1(d)所示。

电容降压式电源中电容器的选用及注意事项

在常用的低压电源中，用电容器降压（实际是电容限流）与用变压器相比，电容降压的电源体积小、经济、可靠、效率高，缺点是不如变压器变压的电源安全。通过电容器把交流电引入负载中，对地有220V电压，人易触电，但若用在不需人体接触的电路内部电路电源中，本弱点也可克服。如冰箱电子温控器或遥控电源的开╱关等电源都是用电容器降压而制作的。

相对于电阻降压，对于频率较低的50Hz交流电而言，在电容器上产生的热能损耗很小，所以电容器降压更优于电阻降压。

通过电容器电流的大小，受该电容器容抗Xc＝1╱（2πfC），Xc的单位是欧姆；交流电频率f的单位是赫兹；电容器C的单位是法拉。

当将不同容量的电容器C（如图1所示），接入AC220V 50Hz的交流电路时，其C的容抗及其所能通过的电流如附表所列。该电流即电容器C所能提供的最大电流值。

值。

电容量（uF）0.33 0.39 0.47 0.56 0.68 0.82 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7

容抗（kΩ）9.7 8.2 6.8 5.7 4.7 3.9 3.2 2.7 2.1 1.8 1.4 1.2

电流（mA）23 27 32 39 47 56 69 81 105 122 157 183

用电容器降压制作电源时，必须注意以下几点：

（1）经电容器降压后，必须如图2所示经整流、滤波及稳压二极管稳压后，才能获得电压稳定的电源（注：整流电路也可用半波整流）。

（2）电容器耐压最好在630V以上，并应用无极性的电容器，有极性电容器不能用。

（3）在电容器两端并联500K-1M的泄放电阻。

（4）若需要加电源开关，为防止浪涌电流对负载RL并联，如图3所示。

（5）在组装调试过程中要用1:1隔离变压器接入AC220V电路中，以防触电。