电容器基本原理
电容的原理及应用讲解
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电容的原理及应用讲解一、电容的基本概念电容是电路中常见的一种 pass-device(耦合器件),具有储存电荷和储存能量的功能。
当两个导体间有电压差,且被一种绝缘介质隔开时,这种结构就形成了电容。
电容由两个电极和一个绝缘介质组成。
其中,两个电极可以是金属板、延展性的导电聚合物等,而绝缘介质可以是氧化铝、聚酰亚胺等。
二、电容的工作原理电容的工作原理基于两个重要概念:电荷和电压。
1. 电荷电荷是电容器的一个重要属性,描述了物体所带的电性。
电荷可以正或负,带电体之间的相互作用是由电荷决定的。
在电容中,当电荷积聚在电极上时,就会形成电场和电势差。
2. 电压电压是描述电场强度的物理量,代表了单位正电荷从一个点到另一个点所需的能量差。
在电容中,两个电极之间的电势差形成了电场,电场的强弱取决于电荷的数量和电容器的结构。
基于电荷和电压的概念,我们可以解释电容的工作原理了。
当电容上施加电压时,正电荷会聚集在一个电极上,而负电荷则聚集在另一个电极上。
这样,两个电极之间就产生了电场,电容器储存了一定数量的电荷和能量。
当电压去除时,电容会释放储存的电荷和能量。
三、电容的应用电容器在电路中有广泛的应用,下面列举了一些常见的应用场景:1. 能源储存电容器可以用来储存能量,常见的应用是在电子设备中作为备用电源。
当主电源出现故障时,电容器可以提供短暂的电能供应,防止数据丢失或设备损坏。
2. 信号滤波由于电容器有储存电荷和能量的能力,可以被用于信号滤波。
具体来说,电容器可以通过吸收高频信号而将其滤除,从而保留低频信号。
3. 电路解耦在大型集成电路中,不同的模块之间通常需要进行解耦。
电容器可以用来提供模块间的电能供应,防止一个模块的电压波动影响到其他模块的正常工作。
4. 感应器电容器可以被用作感应器,用于检测物体的接近程度或测量湿度。
通过测量电容的变化,可以获得相关物理量的信息。
5. 电路延迟电容器可以用作电路的延迟元件。
通过合理设计电容的数值和电路的连接方式,可以实现延迟信号传输的功能。
电容器的基本原理与特性分析
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电容器的基本原理与特性分析电容器是电路中常见的一种电子元件,具有储存电荷的功能。
它是由两个导体板夹持一层绝缘体而成,其中每个导体板称为电容器的极板,而夹在两个极板之间的绝缘体称为电容。
电容器的基本原理是基于电场存在的物理现象。
一、电容器的基本原理当电容器接入电路中后,两个极板之间形成了电场。
当电源将电荷通过电路输入到电容器中时,其中的正电荷会聚集在一个极板上,而负电荷则聚集在另一个极板上。
这样,电容器就储存了一定数量的电荷,形成了电容。
在电容器两个极板之间的电场中,电场强度与电荷量成正比,与极板之间的距离成反比。
这意味着,通过改变电容器极板之间的距离或是改变极板上的电荷量,我们可以调节电容器的电容大小。
电容器的电容大小可以用电容量来表示,单位是法拉(F)。
二、电容器的特性分析1. 电容器的充放电特性当电容器与电源相连时,电容器开始进行充电。
初始时,电容器内无电荷,电场强度为零。
随着时间的推移,电场强度逐渐增大,电容器内的电荷不断积累,直到电容器充满电荷时停止充电。
此时,电容器处于充电状态。
当将充满电荷的电容器与电路断开连接,电容器开始进行放电。
放电过程中,电容器释放储存的电荷,并逐渐失去电场强度。
当电容器内的电荷全部放完时,电压归零,电容器处于放电状态。
2. 电容器的频率特性电容器在交流电路中表现出频率依赖性。
在低频交流电路中,电容器阻抗较大,电流较小;而在高频交流电路中,电容器阻抗较小,电流较大。
这是因为频率较低时,电容器的电荷积累与释放过程较为缓慢,导致电容器对电流的阻抗较大;相反,频率较高时,电荷的积累与释放速度加快,电容器对电流的阻抗减小。
3. 电容器的应用特性电容器在电子电路中有着广泛的应用。
一方面,电容器可以用来稳定电流和电压,平滑交流信号。
通过选择合适的电容器容量和连接方式,我们可以改变电子电路的工作特性,提高电路的稳定性和可靠性。
另一方面,电容器也可以作为信号处理器件。
在滤波电路中,电容器可以根据其频率特性来滤除或传递特定频率的信号。
电容器的工作原理
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电容器的工作原理电容器是一种常见的电子元器件,广泛应用于电子设备、电力系统、通信系统等领域。
它具有存储电能、调节电压、滤波等功能,在电路中起到重要作用。
以下是关于电容器工作原理的详细介绍。
1. 电容器的基本结构电容器由两个导体板之间夹有绝缘介质而组成。
导体板通常由金属制成,如铝或银等。
而绝缘介质可以是空气、陶瓷、塑料薄膜等。
导体板和绝缘介质之间的空间形成一个电场。
2. 电容器的电荷存储原理当电容器连接到电源时,正电荷从电源流向一个导体板,负电荷从另一个导体板流向电源。
导体板上的电荷不断累积,直到电场达到饱和。
此时,电容器存储了一定量的电荷。
3. 电容器的电压调节原理电容器可以调节电路中的电压。
当电容器与电源相连时,电荷在电容器导体板上累积,电压也逐渐上升。
但一旦电容器断开与电源的连接,由于导体板上的电荷无法流动,电容器的电压将开始下降。
4. 电容器的滤波原理电容器还能在电路中起到滤波作用。
在交流电路中,电容器可以通过充电和放电的过程来滤除高频信号的干扰。
当高频信号经过电容器时,由于电容器对频率较高的电压变化敏感,会将高频信号短路,使其无法通过电容器。
5. 电容器的频率依赖性电容器的存储电荷能力随着频率的变化而变化。
在直流电路中,电容器可以存储较多的电荷。
但在交流电路中,电容器由于频率较高的电压变化,在单位时间内无法累积大量的电荷,存储电荷能力减弱。
6. 电容器的容值及其影响电容器的容值指的是它能够存储的电量大小。
容值越大,电容器可以存储更多的电荷,相应的存储电能能力也更强。
电容器的容值通常以法拉(Farad)为单位进行表示。
7. 电容器的极性及其影响有些电容器是极性电容器,它们具有正负极之分,只能按照规定的方向连接电路。
而非极性电容器则没有正负极之分,可以任意连接。
连接方式的错误会导致电容器的损坏或电路的不正常工作。
8. 电容器的选择和应用在电路设计中,选择适合的电容器很重要。
根据电路的需求,可根据容值、极性、尺寸等因素进行选择。
电容工作原理与用法总结
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电容工作原理与用法总结一、电容的工作原理电容是电路中的一种被动元件,用于存储电荷和电能。
电容器是由至少两个金属板和一个电介质组成的。
电介质分离了金属板,防止两个金属板之间直接通过电流的流动而相互接触。
当电容器与电源连接时,电子流通过电容,但不能流经电介质。
因此,正电荷在一个板上,负电荷在另一个板上,在电场的作用下,板之间的电势差增加。
电容的量化单位是法拉,符号为F。
从物理学角度看,电容的量化可以用这样一条公式来表示:C=Q/U其中,C是电容的值(单位是法拉F),Q是电荷量(单位是库仑C),U是电容器内的电势差(单位是伏特V)。
二、电容的用途1. 滤波器电容通常作为电源电路中的滤波器来使用。
在交流电路中,电源上的电流是不断变化的。
通过连接一个电容器,可以减少电流中的高频噪声,并平滑电压使之更稳定。
在这种情况下,电容被称为电源电容。
2. 灯泡亮度调节电容在电路中还可以用作灯泡亮度调节器。
通过使用可变电容器来控制电路中的电容大小,就可以调节电路中的电流流量,从而控制灯泡的亮度。
3. 调谐电路电容还可以用于调谐电路中。
在调谐电路中,通过改变电容值来筛选特定频率的信号,并显示在电路上。
应用它可以在监听无线电、电视和广播时获取更好的信号质量。
4. 计算器和计算机中的内存电容在计算器和计算机的内存器中也有着重要作用。
当一个计算器或计算机保存数据时,数据被输入到电容中,电容器就存储了数据。
电容也可以在电路中用于暂时存储信号,并将其传递到下一个电路段。
5. 变频器电容还可以被应用于变频器中。
变频器是一种电子设备,可以控制电机的转速。
在变频器中,电容用于存储电流,并在需要时释放电流来控制电机的转速。
三、总结电容是电路中一个非常重要的组成部分,被用于电源电路中的滤波器、灯泡亮度调节、调谐电路、计算机内存器中的存储和传输数据以及电机变频调速器中。
虽然电容本身没有任何主动性,但是在各种应用中,它都扮演着至关重要的角色。
通过电容工作原理的深入理解,对于将来在电子头脑的工作中有很大帮助。
电容器的原理与应用
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电容器的原理与应用电容器是一种能够储存电荷的电子元件,它在电子技术中起着重要的作用。
本文将介绍电容器的原理以及其在各个领域中的应用。
一、电容器的原理电容器的原理基于两个导体之间的电荷分离现象。
当两个导体之间加上电压时,正电荷会聚集在一个导体上,负电荷则聚集在另一个导体上。
这种电荷分离导致了两个导体之间的电场形成。
电容器的容量取决于导体之间的距离和导体的面积,容量越大,电荷储存能力越强。
二、电容器的分类根据电容器的结构和材料,可以将电容器分为多种类型。
其中,最常见的是电解电容器、陶瓷电容器和电介质电容器。
1. 电解电容器:电解电容器是由铝箔或钽箔作为正极,涂有电解质的导体作为负极构成。
它具有高容量和低成本的特点,广泛应用于电源滤波和电路耦合等领域。
2. 陶瓷电容器:陶瓷电容器是由陶瓷材料制成的,具有稳定性好、温度特性良好的特点。
它常用于高频电路和射频电路中。
3. 电介质电容器:电介质电容器使用一种或多种电介质材料作为介质,具有高容量和低损耗的特点。
它广泛应用于电力电子设备和通信设备中。
三、电容器的应用电容器在电子技术中有广泛的应用。
以下将介绍电容器在几个领域中的具体应用。
1. 电源滤波:电容器常用于电源滤波电路中,用于滤除电源中的高频噪声和杂波。
它能够提供稳定的直流电压,保证电子设备的正常工作。
2. 信号耦合:电容器可以用于信号耦合电路中,将一个电路的信号传输到另一个电路中。
它能够隔离直流信号,并传输交流信号,保证信号的传递质量。
3. 电路保护:电容器可以用于电路的过电压保护。
在电路中加入一个电容器,当电压超过设定值时,电容器会释放储存的电荷,保护电路不受损坏。
4. 能量储存:电容器可以用于储存能量,如电子闪光灯中的电容器能够储存电能并在需要时释放。
此外,电动车和混合动力车中也广泛使用电容器作为储能装置。
5. 通信设备:电容器在通信设备中有重要的应用,如滤波电容器用于去除通信信号中的杂波,电介质电容器用于储存电荷等。
电容器工作原理
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电容器工作原理电容器是一种非常常见的电子元件,它在电路中起着重要的作用。
本文将介绍电容器的工作原理,包括其结构、特性以及应用领域。
一、电容器的结构电容器的基本结构由两个导体板和介质组成。
导体板通常由金属制成,如铝或钨等,并且形状可以是平行的圆形、方形或其他形式。
介质是两个导体板之间的绝缘材料,常用的介质包括塑料、陶瓷和玻璃等。
二、电容器的原理当电容器接通电源时,两个导体板上会带有相同大小但电荷相反的电荷。
这是由于电压的存在,在电场的作用下,电子从一个导体板转移到另一个导体板上。
介质的存在使得两个导体板之间的电荷无法直接接触,从而形成了电场。
电容器的工作原理可以用下面的公式来描述:C = Q / V其中,C代表电容器的电容,单位为法拉(F);Q代表储存在电容器中的电荷量,单位为库仑(C);V代表电容器的电压,单位为伏特(V)。
可以看出,电容的大小取决于储存的电荷量和电压的比值。
三、电容器的特性1. 电容值:电容器的电容值决定了其储存电荷的能力,电容值越大,储存的电荷量越多。
2. 电压:电容器的电压表示其能够承受的最大电压值。
超过电容器的额定电压,可能导致电容器烧毁或破裂。
3. 极性:极性电容器必须按照正确的极性连接,否则可能导致电容器损坏。
非极性电容器则没有极性要求。
4. 频率响应:电容器在交流电路中的工作与频率有关,频率越高,电容器的阻抗越小。
四、电容器的应用电容器在电子电路中有广泛的应用,下面列举一些常见的应用领域:1. 平滑滤波:电容器可以平滑直流电压,减小输出波动,常用在电源电路中。
2. 耦合和直流隔离:通过电容器的耦合作用,可以传输信号而不影响直流分量。
3. 时钟电路:电容器结合其他元件可以用于产生稳定的时钟信号。
4. 传感器:电容器可以用作静电和压电传感器,用于检测物体的位置、压力等。
5. 能量存储:电容器可以快速储存和释放能量,常用于蓄电池、摩托车起动器等。
总结:电容器通过存储电荷和产生电场的原理,为电子电路提供了重要的功能。
电容器的原理和特性
![电容器的原理和特性](https://img.taocdn.com/s3/m/aa3012c0bdeb19e8b8f67c1cfad6195f302be87d.png)
电容器的原理和特性电容器是一种主要用于储存电荷并在线路中传递电能的被动元件。
它具有许多独特的特性和工作原理,为电子设备和电路提供了重要的功能支持。
本文将介绍电容器的原理和特性,以帮助我们更好地理解和应用它们。
一、电容器的原理电容器的原理可以归结为静电储能。
静电储能是指当两个导体之间存在电荷差异时,由于电荷之间的互斥作用,将产生电场能量。
电容器利用两个导体之间的电荷分布差异,在电场的作用下储存电荷。
一个典型的电容器由两块金属板(称为电极)以及介质层构成。
当电压施加在电容器的两个电极上时,电荷将从一极转移到另一极,从而形成电场。
电容器的容量取决于电极之间的距离、电极的表面积和介质的性质。
二、电容器的特性1. 容量:电容器的容量是指储存电荷的能力,单位是法拉(F)。
容量越大,代表电容器能够储存更多的电荷。
在实际应用中,常见的电容器容量范围从皮法(pF)到法拉(F)不等。
2. 介电强度:介电强度是电容器介质能承受的最大电场强度。
当电场强度超过介电强度时,电容器可能会发生击穿现象,导致损坏。
因此,在选择电容器时,我们需要根据具体电场要求选择适当的介质和电容器类型。
3. 电压稳定性:电容器的电压稳定性是指在一定电压范围内,电容器的容量与电压之间的关系。
电容器的容量可能会随着电压的变化而发生变化。
因此,在某些应用中,特别需要注意电压稳定性,避免电容器的性能受到电压波动的影响。
4. 损耗角正切:电容器的损耗角正切(tanδ)是指电容器的损耗因素。
它反映了电容器中的能量损耗程度。
损耗角正切越小,代表电容器的能量损耗越小,性能越好。
5. 频率特性:电容器在不同频率下的特性也是需要考虑的因素。
在高频应用中,电容器可能会受到电流、电压以及温度等因素的影响,导致容量降低或者频率响应不稳定。
电容器在电子设备和电路中具有广泛的应用,如滤波、耦合、能量存储等。
它们的特性对于电路性能的稳定性和可靠性具有重要意义。
因此,我们需要根据实际需求选择合适的电容器类型和参数。
物理电容知识点总结
![物理电容知识点总结](https://img.taocdn.com/s3/m/f5e58aca03d276a20029bd64783e0912a3167c70.png)
物理电容知识点总结电容是电路中常见的一种电子元件,它具有储存电荷和释放电荷的能力。
在电子学和电路设计中,电容常常用来控制电压和电流的变化,以及在滤波器、振荡器和延迟线等电路中发挥重要作用。
本文将总结电容的基本原理、分类、特性与应用,以帮助读者更好地理解和应用电容器。
一、电容的基本原理1.1 电容的定义电容是指两个导体之间用来储存电荷的装置。
当两个导体之间施加电压时,正电荷会聚集在一个导体上,而负电荷则会聚集在另一个导体上,而这种电荷的积聚会导致两个导体之间形成电场,从而形成电容。
1.2 电容的单位电容的单位是法拉(F),1法拉等于1库仑/伏特,也就是说,1法拉的电容意味着当电压为1伏特时,所积聚的电荷为1库仑。
1.3 电容的公式电容的值与电荷量和电压有关,其公式为:C=Q/V,其中C为电容的值(单位:法拉),Q为电荷量(单位:库仑),V为电压(单位:伏特)。
根据这个公式,可以得出,电容与电荷量成正比,与电压成反比。
1.4 电容的能量电容器储存的能量可以通过以下公式计算:W=1/2CV^2,其中W为电容器储存的能量(单位:焦耳),C为电容的值(单位:法拉),V为电压(单位:伏特)。
根据这个公式可以看出,电容器储存的能量与电容值和电压的平方成正比。
二、电容的分类2.1 根据结构分类电容器按结构可分为固定电容器和可变电容器。
固定电容器的特点是结构稳定,电容值不可调节。
常见的固定电容器有陶瓷电容器、铝电解电容器、塑料薄膜电容器等。
可变电容器的电容值可以通过调节结构或位置来改变,通常用于电子调谐器、无线电调谐等领域。
2.2 根据介质分类电容器的介质主要包括:空气介质电容器、陶瓷电容器、聚苯乙烯电容器、聚四氟乙烯电容器、铝电解电容器等。
空气介质电容器具有很高的工作频率和耐高温的特点,常用于高频电路和高温环境下的电路。
陶瓷电容器具有体积小、耐高温、稳定性好、电容值大等特点,广泛应用于电子电路中。
聚苯乙烯电容器具有体积小、电容值大、价格适中等特点,是一种常见的电容器材料。
电容器的基本原理及计算
![电容器的基本原理及计算](https://img.taocdn.com/s3/m/77d05f5aa9114431b90d6c85ec3a87c241288a4c.png)
电容器的基本原理及计算电容器是电子电路中常见的一种被动元件,用于存储和释放电荷。
它是由两个金属板之间夹着一层绝缘材料(电介质)组成的,并通过两个电极连接到电路中。
本文将介绍电容器的基本原理以及一些常见的计算方法。
一、电容器的基本原理电容器的基本原理是建立在电场的存储和释放能量的基础上的。
当电容器两个金属板之间施加电压时,会在金属板和电介质之间形成一个电场。
金属板上的电荷会根据电场的方向而受到力的作用,从而在金属板上积累电荷。
这样,电容器就储存了电荷。
电容器的存储电量与电压成正比,电量与电容量也成正比。
电容量是电容器的一个重要参数,通常用单位法拉(Farad,简写为F)来表示。
电容器的电容量越大,其所能存储的电荷也越多。
电容器的电场强度与电荷量成正比,与电容量成反比。
电场强度是电容器的另一个重要参数,通常用单位伏特每米(Volt per meter,简写为V/m)来表示。
电场强度越大,电容器所能存储的电荷量也越大。
二、电容器的计算方法1. 串联电容器的总电容量当多个电容器串联时,它们的电压相同,可以通过以下公式计算总电容量(CT):1/CT = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ...其中,C1、C2、C3等分别表示每个电容器的电容量。
2. 并联电容器的总电容量当多个电容器并联时,它们的电荷量相同,可以直接将它们的电容量相加,得到总电容量(C):C = C1 + C2 + C3 + ...其中,C1、C2、C3等分别表示每个电容器的电容量。
3. 电荷量的计算电容器存储的电荷量可以通过以下公式计算:Q = C * V其中,Q表示电荷量,C表示电容量,V表示电压。
4. 电容的计算根据电容器的构造和电介质材料的特性,可以通过以下公式计算电容:C = ε * A / d其中,C表示电容,ε表示电介质的介电常数,A表示金属板的面积,d表示金属板之间的距离。
三、结论电容器是电子电路中重要的元件,其基本原理是通过存储和释放电荷来实现电能的转化。
电容器原理
![电容器原理](https://img.taocdn.com/s3/m/c1382fced1d233d4b14e852458fb770bf78a3ba2.png)
电容器原理
电容器是一种电子元件,用于储存电荷并产生电场。
它由两个具有电介质的导体板构成,中间通过电介质隔开。
当电容器接通电源时,正极导体板上的电子向负极导体板倾斜,形成正向电荷。
而负极导体板上缺少的电子形成负向电荷。
电容器的原理基于电场力的相互作用。
由于电介质在介质中具有抗电导作用,它会阻止电流的流动,因此电荷会聚集在导体板上。
当电压施加到电容器上时,电荷会从电源流向正极板,使得正极板获得正向电荷,同时负极板获得负向电荷。
电容量是一个反映电容器性能的物理量。
它取决于电容器的几何形状、导体板材料以及所采用的电介质。
电容器的容量越大,说明它能存储更多的电荷。
电容器广泛应用于电子电路中。
它可以用于储存电能、平滑电压、隔离直流信号和交流信号等。
此外,电容器还可以参与振荡电路、滤波电路和调整频率等电路中的运算。
在实际应用中,我们需要了解电容器的电压和电荷之间的关系。
根据电容器的特性,电荷量与电容器的电压成正比。
这个比例关系由电容器的电容量决定,可以使用以下数学公式来表示:Q = C ×V,其中Q表示电荷量,C表示电容量,V表示电压。
总之,电容器是一种重要的电子元件,它基于电场力的相互作用来存储电荷并产生电场。
它在电子电路中有着广泛的应用,
可以起到储能、平滑电压和隔离信号等作用。
电容器的性能由电容量决定,电荷量与电容器的电压成正比。
电容的特性和工作原理
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电容的特性和工作原理
电容是一种电子元件,具有存储电荷和能量的能力。
它由两个导体之间的介质隔开,通常是一片绝缘材料。
电容的特性和工作原理如下:
1. 存储电荷:电容器的两个导体板之间形成电场,当电容器连接到外部电源时,电子会从电源流入一个导体板,而从另一个导体板流出,从而产生电荷存储。
当电容器断开外部电源连接时,它会保持存储的电荷。
2. 功能封闭:电容器可以将电流隔离开,避免在不同电路之间发生电流流动。
这允许电容器在电路中扮演重要的角色,如消除噪声、滤波和耦合。
3. 容量:电容器的容量取决于其构造,尤其是两个导体之间的面积、距离和介质特性。
容量通常用法拉(Farads,简写为F)来表示,其中1法拉等于1库仑/伏特。
4. 充放电:电容器可以被充电和放电。
当电容器连接到电源时,电荷积累在导体板上,使其带有电势差。
当电容器断开电源连接时,它可以释放储存的电荷,并形成一个电流。
5. 随频性质:电容器的电阻变化随着电流频率的变化而改变。
在低频下,电容器的电阻小,电荷可以很容易地流动;而在高频下,电容器的电阻变大,阻碍电荷流动。
总之,电容器通过存储电荷和能量来实现其功能,对于现代电子产品和电路来说是不可或缺的元件之一。
电容器的工作原理
![电容器的工作原理](https://img.taocdn.com/s3/m/704f66bd7d1cfad6195f312b3169a4517723e5a2.png)
电容器的工作原理
电容器是一种用来储存电荷的电子元件,它的工作原理主要基于电场的存储和释放。
电容器由两个导体板和介质组成,当两个导体板之间加上电压时,就会在两个导体板之间形成电场,导体板上的电荷就会被分开,正电荷会聚集在一块导体板上,负电荷会聚集在另一块导体板上,这样就形成了电容器的电荷储存状态。
在电容器内部,介质的极化也是电容器工作的重要原理之一。
介质的极化会使得电容器的电容量增加,从而提高了电容器的储电能力。
当外加电压去除时,电容器中的电荷也会被释放出来,从而实现了电荷的储存和释放。
电容器的工作原理还涉及到电容器的充放电过程。
在电容器充电过程中,电流会通过电容器,导致电容器两端的电压逐渐增加,直到与电源端的电压相等,此时电容器处于充电饱和状态。
而在电容器放电过程中,电容器中储存的电荷会被释放出来,电压逐渐减小,直到电容器内的电荷完全释放完毕,此时电容器处于放电饱和状态。
此外,电容器的工作原理还涉及到交流电路中的应用。
在交流电路中,电容器可以起到滤波、相位移动、阻抗匹配等作用,从而实现了对电路中电压和电流的调节和控制。
总的来说,电容器的工作原理是基于电场的存储和释放,介质的极化以及充放电过程。
通过对电容器的工作原理的深入理解,我们可以更好地应用电容器在电子电路中,实现对电压和电流的控制和调节,从而实现了电子设备的正常工作和性能的优化。
电容器工作原理
![电容器工作原理](https://img.taocdn.com/s3/m/35375fa29a89680203d8ce2f0066f5335a8167a2.png)
电容器工作原理电容器是一种常见的电子元件,通过存储电荷实现不同电路中的功能。
它具有许多应用,包括电源滤波、能量存储和电路隔离等。
本文将深入探讨电容器的工作原理,解释其如何存储电荷并在电路中发挥作用。
一、电容器的基本结构电容器由两个导体板组成,这两个导体板之间隔着一个绝缘层,如图所示。
导体板可以是金属或其他导电材料,而绝缘层通常采用聚乙烯、聚丙烯或陶瓷等材料制成。
导体板上覆盖的绝缘层将两个导体板有效地隔离开来,阻止电荷在它们之间的流动。
(图)二、电容器的工作原理当电容器处于未充电状态时,两个导体板没有电荷积累。
当电容器连接到电源时,电源会提供电压,使得电荷从电源中流入一个导体板,通过绝缘层,再从另一个导体板流回电源。
这时,电容器开始充电。
在充电过程中,导体板上的电荷积累越来越多,直到达到与电源电压相等的数量。
一旦电容器充满电荷,电流不再流过电容器。
此时,电容器处于充电状态。
如果我们断开电源并连接一个负载到电容器上,电容器会开始放电。
电容器中储存的电荷会通过电路中的负载流动,从而完成能量的释放。
由此可见,电容器的工作原理是通过在导体板之间存储电荷来实现的。
电荷的存储是通过电场的形成来实现的。
在充电过程中,电源施加的电压使得电场在绝缘层中形成,并在导体板上产生极化。
这种极化导致正负电荷在导体板上积累,并创造出一个电势差。
三、电容器的性能参数电容器的性能通常由以下几个参数衡量:1. 电容量(C):电容器可以储存的电荷量。
电容量的单位是法拉(F)。
2. 电压(V):电容器所能承受的最大电压。
超过这个电压,电容器可能会损坏。
3. 介电强度:介电层所能承受的最大电场强度,超过该强度会导致介电层击穿,使电容器失效。
4. 损耗角正切(tanδ):描述电容器中能量损耗的程度。
该参数用于衡量电容器的效率。
四、电容器的应用电容器广泛应用于各种电子设备和电路中。
以下是一些典型的应用场景:1. 电源滤波:在电源电路中使用电容器可以平滑电压输出,减少噪声干扰。
电容 原理
![电容 原理](https://img.taocdn.com/s3/m/736c740442323968011ca300a6c30c225901f081.png)
电容原理电容原理引言电容是一种能够存储电荷的器件,广泛应用于各种电子设备中。
本文将详细介绍电容的原理、分类、特性、应用等方面的知识。
一、电容的基本原理1.1 电场与电势在物理学中,电场是指由带电粒子所产生的力场,可以用来描述带电粒子之间相互作用的力。
而在一个静止的点上,由于没有带电粒子运动,因此不存在电场力。
但是,在这个点周围存在着一种量化描述该点状态的物理量——电势。
简单来说,一个点周围存在着一定程度的“静态”能量,这种能量就是该点的静态势能。
1.2 电容器在一个充满了空气或真空的金属板之间,如果加上一定大小和极性相反的两个导体,则在两个导体之间就会形成一个“空气”或“真空”中存在着某种特殊状态下所积聚起来的静态能量——即静态势能。
1.3 介质常数当两个金属板之间加入了介质后,这些介质会影响到板之间所产生的电势差。
介质的影响程度可以通过介质常数来描述,介质常数越大,则两个金属板之间所能存储的电荷量也就越大。
二、电容的分类2.1 固定电容固定电容是指其电容值是固定不变的,通常由两个金属板和一种介质组成。
根据金属板和介质材料不同,固定电容又可以分为陶瓷电容、铝电解电容、塑料薄膜电容等。
2.2 变量电容变量电容是指其电容值可以通过调整器件结构或改变工作状态来进行调节的,通常由一个可移动的金属板和一个固定金属板以及一种介质组成。
根据调节方式不同,变量电容又可以分为机械式变量电容、压敏式变量电容等。
三、电容的特性3.1 电压与极性对于直流信号而言,当两个金属板之间加上一定大小和极性相反的两个导体后,会在两个导体之间形成一个静态势能,并且这种静态势能与两个导体之间所产生的“空气”或“真空”中存在着某种特殊状态下所积聚起来的静态能量相等。
当两个导体之间加上一定大小的电压时,这种静态势能也会随之增加,因此两个导体之间所能存储的电荷量也就越大。
3.2 交流信号对于交流信号而言,由于其信号频率非常高,因此在两个金属板之间所形成的电场会随着时间不断变化。
电容器的原理与应用
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电容器的原理与应用电容器是一种用于存储电荷的电子元件,它在电路中广泛应用于滤波、耦合、能量存储等方面。
本文将介绍电容器的工作原理以及其在不同领域中的应用。
一、电容器的工作原理电容器由两个带电的金属板和介质组成,在电路中,它的作用是存储电荷并产生电场。
当电容器两极之间连接电源时,一侧的金属板获得正电荷,另一侧的金属板获得负电荷,形成电场。
介质的极化使电荷能够在金属板之间移动,这样电容器就可以存储电荷。
当电源断开后,电容器可以释放储存的电荷,这种特性使得它在电子电路中具有重要的应用价值。
二、电容器的应用领域1. 耦合电容器耦合电容器常用于放大电路中,它将一个信号的交流成分从输入端传递到输出端,同时阻断直流信号。
耦合电容器可以实现不同阶段之间的信号传递,使得放大电路工作更加稳定和有效。
2. 滤波电容器滤波电容器主要用于电源滤波电路中,它通过对电源电压的波动进行滤波,减小电源中噪声的干扰,使输出的直流信号更加稳定。
滤波电容器能帮助去除电源中的高频噪声,提供纯净的直流电压给后续电路使用。
3. 能量存储电容器能量存储电容器在电子设备中扮演着重要的角色。
例如,在一些便携式电子产品中,电容器常用作临时能量存储装置,用于释放电流以满足瞬时高功耗的需求。
此外,电容器还可用于电动车、闪光灯、相机等设备中,作为能量的储存单元,提供缓冲和备用电源。
4. 信号耦合与隔离电容器在电子通信领域,信号耦合与隔离电容器起到传递信号和阻断干扰的作用。
它们可以将高频信号传输到接收端,同时隔离阻断直流信号和噪声,确保传输质量和抗干扰能力。
5. 开关电容器开关电容器是一种特殊类型的电容器,它能够在特定情况下改变容量。
这种电容器通常应用于调整谐振电路的频率或实现可变电容的效果。
开关电容器广泛用于射频电路和通信设备中。
三、总结电容器是一种重要的电子元件,它在电路中具有存储电荷和产生电场的作用。
通过掌握电容器的工作原理,可以更好地理解其在不同领域的应用。
电容器和电感器的基本原理和特性
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电容器和电感器的基本原理和特性电容器和电感器是电路中常见的被动元件,它们在各种电子设备中起着重要的作用。
本文将从基本原理和特性两个方面来介绍电容器和电感器。
一、电容器的基本原理和特性1.基本原理:电容器是由两个导体板之间夹有介质的装置。
当电容器两端施加电压时,电荷便开始在导体板上积累,同时产生电场。
电容器的电容量取决于导体板的面积、介电常数和板间距。
电容量越大,说明电容器存储电荷的能力越强。
2.特性:(1)存储和释放电能:电容器可以存储电荷,并在需要时释放出来。
在直流电路中,电容器会吸收电能,并在电源电压降低或中断时释放出来。
在交流电路中,电容器的特性决定了它可以存储和释放能量的速率。
(2)相位差:电容器对交流电具有特殊的相位差特性。
在电容器中,电流滞后于电压信号。
具体而言,当电压达到最大值时,电流达到最小值。
电容器的相位差特性在滤波器和相位延迟电路中有广泛应用。
(3)频率依赖性:电容器的电容量随着频率的变化而变化。
在低频下,电容器的电容量较大,对电流的阻抗较小;而在高频下,电容器的电容量较小,对电流的阻抗较大。
这种频率依赖性可以用于滤波和调节电流的目的。
二、电感器的基本原理和特性1.基本原理:电感器是由线圈或线圈组成的元件。
当通过线圈的电流变化时,会产生磁场,从而引起线圈两端的电压变化。
电感器的电感量取决于线圈的匝数、线圈材料和线圈的结构。
电感量越大,说明电感器存储磁场能量的能力越强。
2.特性:(1)存储和释放磁能:电感器可以存储磁能,并在需要时释放出来。
在直流电路中,当通过线圈的电流变化时,电感器会产生一个自感电动势,阻碍电流的变化。
在交流电路中,电感器可以通过磁场的变化来传递能量。
(2)相位差:电感器对交流电具有特殊的相位差特性。
在电感器中,电流滞后于电压信号。
具体而言,当电压达到最大值时,电流达到最小值。
电感器的相位差特性在滤波器和相位延迟电路中有广泛应用。
(3)频率依赖性:电感器的电感量随着频率的变化而变化。
电容器的工作原理及其应用
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电容器的工作原理及其应用电容器是电路中常见的一种电子元件,它的工作原理基于静电学的基础,具有存储电荷的功能。
电容器由两个导体板和介质组成,当两个导体板之间有电荷时,它们之间的介质就会存储电能。
电容器广泛应用于各种电子电路中,例如放大电路、滤波电路、定时电路等。
本文将介绍电容器的工作原理及其应用。
一、电容器的原理1.1 电容器的基本结构电容器由两个导体板、介质和两个导线组成。
介质可以是空气、塑料、瓷器等不导电的材料,导线通常是金属线。
当两个导体板之间有电荷时,它们之间的介质就会存储电能。
1.2 电容的度量单位电容的度量单位是法拉(F),它表示电容器放电时需要放出的电量。
一个法拉电容器,如果放电时电压不变,需要放出一库仑的电荷。
1.3 电容值的影响因素电容的值受电容器两个导体板之间的距离、面积、介质以及介质的相对介电常数等因素的影响。
当两个导体板之间的距离更近、面积更大、介质的介电常数更大时,电容值也会更大。
1.4 电容的充放电过程当电容器两个导体板之间不存在电荷时,电容器处于未充电状态。
当将电容器两端连接到直流电源上,电子就会从负极流向电容器板子上,在板子上形成负电荷。
同时,电子从电容器另一端流回直流电源,收到正电荷。
这样,电容器储存了电荷并处于充电状态。
当电容器两端断开连接时,电容器开始放电,导体板之间的电荷向直流电源的两端移动。
二、电容器的应用2.1 电容器在放大电路中的应用电容器在放大电路中起到了很重要的作用,可以用于消除低频噪声、隔离直流分量、滤波等。
其中,高通滤波器和低通滤波器则是最常见的应用。
比如,对于高频信号更感兴趣,用电容器将低频分量切掉,只留下高频信号;而对于低频信号,则相反地,用电容器将高频分量切掉,只留下低频信号。
2.2 电容器在滤波电路中的应用滤波电路是电容器应用的一大领域,它可以将不需要的信号滤掉,只保留需要的信号输出。
滤波电路的分类方式有很多种,根据滤波器的类型,可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
电容器的基本原理与实验
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电容器的基本原理与实验一、引言电容器是电子元件中常见的一种,它具有储存电荷的作用。
本文将介绍电容器的基本原理和相关实验内容。
二、电容器的基本原理1. 电容器的结构电容器由两个电极板和介质构成,介质可以是空气、塑料、陶瓷等。
电极板一般由导电材料制成,常用的有铝箔、金属薄膜等。
2. 电荷的储存当电容器处于充电状态时,正极板上积聚了正电荷,而负极板上积聚了等量的负电荷。
由于电容器两极之间的介质存在电场,正负电荷会在电场的作用下相互吸引,从而将电荷储存在电容器中。
3. 电容与电荷量的关系电容的大小与储存的电荷量成正比,成反比于电容器两极之间的电压。
其数学关系式为:C = Q / V,其中C为电容值,Q为储存的电荷量,V为电容器两极之间的电压。
4. 电容器的单位电容器的单位是法拉(Farad),简写为F。
常用的电容器单位有微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)等。
三、电容器的实验1. 实验材料和仪器(具体实验材料和仪器可根据实际情况进行调整)2. 实验一:电容器的充放电过程观察步骤:(1)连接电容器和电源,将电容器充电;(2)断开电源,观察电容器的放电过程;(3)记录并分析观察到的现象。
实验目的:观察电容器在充电和放电过程中的行为,了解其储存和释放电荷的特性。
3. 实验二:电容器与电阻的串并联实验步骤:(1)将电容器与电阻并联,连接电源;(2)测量并记录电阻两端的电压;(3)将电容器与电阻串联,连接电源;(4)测量并记录电容器两极的电压;(5)分析并比较并串联时各元件的电压变化。
实验目的:探究电容器与电阻在串并联时的电压变化,了解电容器与电阻的相互作用。
四、实验结果与讨论根据实验数据和观察结果,可以分析电容器的特性和行为,以及电容器与其他元器件的相互作用。
可以进一步探究电容器的储存和释放电荷的能力,以及电容器在电路中的应用等方面。
五、总结电容器是一种重要的电子元件,具有储存电荷的功能。
通过实验可以深入理解电容器的基本原理和特性,为电子电路的设计和应用提供参考和依据。
电容器基本原理及特性分析
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电容器基本原理及特性分析电容器是一种常见的电子元件,广泛应用于各个领域。
本文将介绍电容器的基本原理,并对其特性进行分析。
一、电容器的基本原理电容器是由两个导体之间的绝缘介质构成的。
当电容器两极接通电源时,正电荷会聚集在一个极板上,而负电荷则聚集在另一个极板上。
由于电容器两极板之间的绝缘介质,电荷无法通过,因此形成了电场。
根据库仑定律,电容器的电容容量与两极板面积的大小和两极板之间的距离成正比。
电容器根据其结构可以分为两种类型:平行板电容器和电解电容器。
平行板电容器由两个平行的金属极板和绝缘介质组成,常见的有金属箔电容器和电解电容器。
电解电容器则是通过电解质溶液在金属极板附近形成的电势差实现电容效应。
二、电容器的特性分析1. 额定容量(容量值)电容器的额定容量表示其储存电荷的能力,通常以法拉(F)作单位。
额定容量越大,电容器储存电荷的能力越强。
2. 额定电压电容器的额定电压指的是电容器在正常工作条件下可以承受的最高电压。
如果超过额定电压使用电容器,可能会导致电容器破坏。
3. 极性特性电解电容器是极性元件,正极和负极必须正确连接。
而平行板电容器则没有极性要求,可以正反接。
4. 频率响应电容器对不同频率电信号的导通性能存在一定的差异。
频率越高,电容器的导通性能越好。
5. 等效串联电阻(ESR)电容器不是理想的电子元件,会存在等效串联电阻。
ESR的存在会导致电容器在高频率下失去一部分能量。
6. 损耗(损耗角正切)电容器在工作实际中会有一定的损耗,损耗通常以损耗角正切表示。
损耗角正切越小,表示电容器的损耗越低,性能越好。
三、电容器的应用领域由于电容器具有存储电荷、滤波、耦合等特性,广泛应用于各个领域,包括但不限于以下几个方面:1. 电子电路电容器在电子电路中被广泛用于滤波和耦合电路中,以实现电源稳定性和信号传输的需求。
2. 能量储存电容器能够储存能量,并在需要时释放能量。
因此,它们在电子设备、储能系统等领域得到了广泛应用。
电容器 原理
![电容器 原理](https://img.taocdn.com/s3/m/674ca222ae1ffc4ffe4733687e21af45b307feef.png)
电容器原理
电容器是一种能够存储电荷的电子元件。
它由两个导电板以及介质组成,两个导电板之间有电介质隔开,形成一个电场。
电容器的原理是基于电场的存储能量。
当电压施加在电容器的两个导电板上时,导电板上出现了等量但异号的电荷。
由于导电板之间被隔开,电荷无法直接流动,而是在电介质中积聚。
电介质具有阻止电流流动的特性,但却能够储存电场能量。
在电容器充电过程中,电荷在导电板上积累,而导电板之间的电场能量也随之增加。
当电容器充满电荷后,电场能量达到最大值。
当需要释放储存的电荷时,电容器可以通过导电板之间形成的电场来释放存储的能量。
当电容器与外部电路连接时,电荷开始从一个导电板流向另一个导电板,导致电场能量减少。
这个过程称为放电。
电容器的存储能量与其容量(电容量)有关。
容量越大,电容器就能存储更多的电荷和储存更多的电场能量。
电容量可以通过改变电容器的结构参数、电介质的性质和尺寸来调节。
电容器广泛应用于各种电子设备和电路中,用于储能、过滤和阻隔等功能。
电容器的种类繁多,常见的有电解电容器、陶瓷电容器和铝电解电容器等。
总之,电容器通过形成电场来储存电荷和能量。
它的原理是基
于电场的存储机制,能够在电荷流动时释放储存的能量。
电容器具有不同的容量和特性,可应用于各种电子领域。
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电容器基本原理电容器的电路符号很形象的表明了它的根本功能:隔直通交。
电容器的一切功用都源自于此。
对于恒定直流电来说,理想的电容器就像一个断开的开关,表现为开路状态;而对于交流电来讲,理想电容器则为一个闭合开关,表现为通路状态。
在上面的图中详细描述了直流电受电容器阻隔的原因。
事实上,电容器并非立刻将直流电阻隔,当电路刚接通时,电路中会产生一个极大的电流值,然后随着电容器不断充电,极板电压逐渐增强,电路中的电流在不断减小,最终电容器电压和电源电压相等且反向,从而达到和电源平衡的状态。
而在交流电方面,为方便记忆,我们可以不太严谨但形象的认为交流电能够“跳过”电容器这道“峡谷”,从而保持“正常传导”。
这里有很关键的一点需要明确:无论是直流环境还是交流环境,理想的电容器内部是不会有任何电荷(电流)通过的,只是两极板电荷量对比发生了变化,从而产生了电场。
要想了解电容器的各种功用,我们还需要了解一下傅立叶级数。
各位苦于微积分的朋友不用头晕,我们不需要去研究那些复杂的数学公式,仅仅是需要一个简单的结论:任何一个波,都可认为是多个不同的波形叠加之产物。
即,一个波可以拆分成多个振幅、频率都不相同的波(包括振幅和频率为零的波)。
这其实正如一个数字也能被拆分成多个其他数字的组合一样,例如3 = 1+2 = 1+1+1 = 0+3。
振幅或频率为零的波是什么?直线。
对于电来说,那就是直流电,即电压恒定不变。
正如世界上没有绝对的直线一样,世界上也没有绝对的直流电。
尽管人们在追求尽可能理想的直流电,但直流和交流总是同时存在的。
直流电中含有交流成分,交流电中也包含直流成分。
当直流成分占主导地位时,就认为其乃直流电;当交流成分占主导地位时,就认为是交流电。
这很像太极所描述的阴中有阳,阳中有阴。
直流和交流总是共存的事物的具体应用都是由基本原理派生出的,哪怕你不理解只是死记硬背,同样也能够很容易得理解它的具体应用。
毕竟,对于基本原理来说,往往仅仅需要知其然即可,例如1+1=2。
对于电容器来说,我们需要明白两点:隔直通交和不走电荷。
基于电容器隔直通交和不走电荷的原理,其应用方式也就应运而生了。
在目前我们在电脑板卡上常见的电容器应用主要有:电源滤波、耦合与去藕、信号滤波。
电容器的应用:电源滤波正如之前所说,世界上没有绝对的直流电,为了给设备提供尽可能理想化的直流供电,我们需要一些途径将交流成分尽量剔除。
因此,供电滤波电路成为了每一块主板和显卡必备的电路组成部分,没了它们,我们的电脑就无法正常工作。
我们常针对电脑板卡所说的供电滤波电容器,其本质是利用电容器的基本原理,在电路中通过并联电容器,为交流成分设立额外通道,将其导入地线,从而得到比较稳定的直流电压。
因为是在主电路旁边额外设立的一条小路,故而得名:旁路。
我们可以看到电脑主板上通常采用了多个电容器并联进行供电滤波,而且因需要而分成两级,不过它们的功能都是一样的。
由于对电压稳定度的要求较低,通常一级旁路电容器也无需很高级。
在这里,我们不需要去关心电解质的形态,无需在乎电容器的封装与外壳。
真正决定电容器性能的因素将被重点关注:额定电压、容抗、等效串联电阻(ESR)、等效串联电感(E SL)、介质损耗角(tanδ)、漏电流、额定链波电流、温度范围和寿命。
(嗯?竟然没有电容量?)额定电压额定电压应该是一个非常好理解的参数,任何元器件都有一定的工作电压要求。
对于电容器来说,它一般不会存在因低压而不工作的问题,所以它的外壳上所标示的额定电压通常是指正常工作中的耐压能力。
额定电压数值通常会比最大耐压低一些。
目前常见的电容器额定电压有2.5V、4V、6.3V、16V等等。
它们适用于不同的工作环境。
回忆一下笔者在第一部分所讲述的电容器结构,电容器的耐压能力是由电介质的绝缘强度决定的。
电介质就像一堵墙阻隔了电流的前进,但是如果电压过高,电介质就可能无力再阻挡电流的通过,导致电容器因电介质击穿而失效。
这样我们其实也就很好理解主板的CPU供电回路上为何会有两种耐压不同的电容器了。
因为由电源输入进来的电压为12V,此时我们通常需要在这里安置一些耐压为16V的电容器,作为一级旁路电容器。
接着,经过PW M控制器和MOSFET进行降压、升频后,通常需要电感器和电容器进行滤波。
此时电压已经降低,所以通常会选用一些低耐压的电容器。
可能有朋友会感到疑问,既然电容器并不要求最低工作电压,那为什么不干脆都用很高耐压电容器呢?这样不是更耐久么?事实并非如此。
对于同类电容器来说,为了获得较高的耐压能力,通常会选择增加电介质厚度。
如此以来,尽管耐压能力提高了,但是电容量也会减少,需要增加极板面积来保证电容量,这就增加了成本。
同时,过高的耐压值也只能成为摆设,如果电路电压已经令2.5V额定电压(最高耐压>额定电压)的二级旁路电容器不堪重负,那么CPU应该早已阵亡。
提高了成本却不会带来任何实际效果,这样的事情自然是不值得的。
总的来说,根据电路的电压状况,选择适当额定电压的电容器即可。
容抗电容器对正弦电流产生的阻碍被称为容抗,通常用XC表示,单位和电阻相同均为欧姆。
而我们在进行供电滤波时希望交流成分尽可能完全被旁路掉,若容抗高,所能够被旁路的交流成分就少,所以就需要尽可能减少阻碍、减少容抗。
电容器的容抗并非一个恒定的数值,它与频率(f)和电容量(C)的乘积成反比。
这也就是人们看到板卡供电滤波使用大容量电容器就会觉得用料好的主要原因,电容量越大,则容抗越小,所能适应的频率范围更广,滤波效果也就越好。
但我们并不能够因此忽视频率因素,很明显,不同的频率对电容量的要求也不相同。
在高频的情况下,不需要很大的电容量就能获得低容抗的效果。
各位还记得近年经常被说起的“数字供电”么?笔者在这里可以明确地说,供电是无法数字化的,这只是一个高频开关供电方式。
由于频率远远高于常规的开关供电方式,因此只需要小小的陶瓷电容器就可以获得极低的容抗,完成滤波工作。
除了电容器,大家一定也对那块好像芯片一样的电感器的高温有深刻印象吧?因为在高频时电感器产生了高额感应电流,此时电感器就好像一个巨大的电阻,数十安培的电流从此经过,自然会产生不俗的热量。
尽管并非“数字化”,高频开关供电的确可以用更小巧的元器件、更少的空间占用来达到和常规开关供电模式相当的效果,不过电感器发热是一个需要关注的问题。
说完了高频,让我们一起来想一想低频时容抗的表现。
当频率无限接近于零(直流电),那么容抗将会无限增大,此时直流电面前就像被安置了一个巨大的电阻,从而无法通过。
尽管容抗的表现很像电阻,不过由于理想的电容器内部是没有电流通过的,因此容抗不会造成任何发热。
在频率确定的情况下,所以我们可以用电容量来衡量容抗,电容量越高则容抗越低,电容量越低则容抗越高。
ESR与ESL世界上没有绝对的事情和理想的事物,人们常说理想与现实是有差距的,在电子元器件方面其实也不例外,理想化的元器件仅仅只能存在于我们的理念当中。
现实中的元器件通常都会带有一定的ESR和ESL,简单说它们就相当于给电路中额外串联了一个电容器和电感器。
毫无疑问,ESR必然会带来发热以及能量损耗,同时也会对滤波产生阻碍作用,所以各电容器厂商都在追求尽可能低的ESR。
目前来说,多数固态电解质电容器的ESR通常都比液态电解质电容器更低,不过需要明确的是,这并不是因为“固态”,而是因为物质本身。
电容器的ESR和电容器的极板长度、极板面积、电解质等等都有关系。
元器件的等效串联电阻(ESR)经常被人们关注和提起,其实它还有个小兄弟:等效串联电感(ESL)。
因ESL而“增加”的隔交通直的电感器,也会出色的完成阻碍交变电流的任务,其感抗(X L)为我们的供电滤波工作设置障碍。
所以,ESL也是越低越好。
电容器的阻抗容抗、ESR、ESL三者共同构建了电容器的阻抗(Impedance),通常用字母Z表示。
其计算公式为:在电容量恒定的情况下,容抗会随着频率的提高以恒定变化率减小,感应系数则会随着频率提高以恒定变化率增加。
而ESR是一个基本固定的数值,因此它将决定电容器阻抗的下限。
只有ESR足够低,我们才能获得低阻抗的电容器。
从图上我们可以看到,若只有ESR降低,尽管电容器阻抗的最小值降低了,但是仅仅只能在较窄的频带上实现。
这样是不够的,我们需要电容器在一定的频带宽度上都能保持低阻抗。
在电容量和频率都确定的情况下,容抗无法改变,因此唯一的途径就是降低ESL。
很显然,为了更好的发挥滤波功能,低阻抗的电容器就是我们所期望的,即低容抗、低ESR、低ESL。
我们必须了解到,ESR和ESL的作用绝不可忽视,单用容抗或电容量来衡量电容器性能是不合理的。
上图中是几种电容器的阻抗-频率图,我们可以看到在相同容量下(47μf),三洋OS-CON 电容器在100K-1MHz这个常用频段的阻抗表现远远超越了常规铝-电解液电容器和钽电容器,甚至超越了1000μf的铝-电解液电容器。
而在其他一些频段其阻抗反而大于其他电容器。
所以,电容量只比较适合用于衡量和对比即定频率下的同系列电容器的性能。
介质损耗角正切(tanδ)它看上去是一个很神秘的东西,其实我们可以简单点,它其实是在指电容器的效率,即ESR与容抗的比值。
通常会以120Hz(西方国家市电整流后的频率)频率为基准来衡量。
无论如何,我们明白这个数值越低越好即可。
渗漏电流(Leakage Current)世界上没有绝对无法打动的冰山美人,也没有绝对绝缘的电介质,内部绝对不走电荷的理想电容器是不存在的。
一些不太规矩的电荷总会偷渡电介质,于是形成了渗漏电流。
渗漏电流会白白浪费能量,增加发热,自然也是越低越好。
同系列产品中,容量越大的电容器电介质层通常越薄,所以漏电流就会越大。
额定链波电流(Rated Ripple Current)没有哪个元器件能够承受无限的电流,它们总要有个承受上限,链波电流量就是在表达这个上限。
若电路中电流过大,会导致电容器损坏。
你问链波电流是什么?就是有波纹的电流,通俗点,就是交流。
温度范围我们在电容器外壳上所看到的温度标注,指的是该电容器的最高工作温度。
实际上电容器不仅仅只有一个高温指标,其正常工作温度是一个区间范围。
寿命产品寿命总是用户最关心的问题之一。
电容器的寿命取决去所用材质以及工作温度。
工作温度越高,寿命就越低。
我们只能从厂商的规格PDF中得到相关的寿命信息。
由于材质不同,OS-CON电容器的寿命要比常规铝-电解液电容高的多。
同时,我们也可以看到,温度对电容器寿命的影响非常巨大。
由于电脑板卡上很少会为电容器准备散热设备,因此使用太阳花式CPU/GPU散热器进行周边辅助散热以及降低环境温度会大大增加电容的使用寿命。
当然,最好还是直接使用高温寿命较长的电容器。