不要轻视小小电容哦,他的作用很大,你看有不用他的电子产品吗?所以首先介绍电容的作用。作为无源元件之一的电容,其作用不外乎以下几种:
1、应用于电源电路,实现旁路、去耦、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重要的一部分,几乎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。但实际上超过1UF的电容大多为电解电容,有很大的电感成分,所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大的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。具体用在滤波中,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”。由于电容的两端电压不会突变,由此而知,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变化。它把电压的变动转化为电流的变化,频率越高,峰值电流就越大,从而缓冲了电压。滤波就是充电,放电的过程。
2)旁路
旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件,它能使稳压器的输出均匀化,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,并向器件进行放电。为尽量减少阻抗,旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。这能够很好的防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。
3)去耦
去耦,又称解耦。从电路来说,总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大,驱动电路要把电容充电、放电,才能完成信号的跳变,在上升沿比较陡峭的时候,电流比较大,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(特别是芯片管脚上的电感,会产生反弹),这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声,会影响前级的正常工作,这就是耦合。去耦电容就是起到一个电池的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合干扰。将旁路电容和去耦电容结合起来将更容易理解。旁路电容其实也是去耦合的,只是旁路电容一般是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声提供一条低阻抗泄洪途径。高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般是0.1UF,0.01UF等,而去耦电容一般比较大,是10UF或者更大,依据电路中分布参数,以及驱动电流的变化大小来确定。旁路是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。
4)储能
储能型电容器通过整流器收集电荷,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220~150000uf之间的铝电解电容器。根据不同的电源要求,器件有时会采用串联、并联或其组合的形式,对于功率超过10KV的电源,通常采用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/同步及时间常数的作用:
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,它同时又使信号产生压降反馈到输入端形成了输入输出信号耦合,这个电阻就是产生了耦合的元件,如果在这个电阻两端并联一个电容,由于适当容量的电容器对交流信号较小的阻抗,这样就减小了电阻产生的耦合效应,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范畴。
3)时间常数
这就是常见的R、C串联构成的积分电路。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)的特性通过下面的公式描述
i=(V/R)e-(t/CR)
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意事项
什么是好电容
1.电容容量越好?
很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提供的电流补偿的能力越强。且不说电容容量的增大带来的体积变大,增加成本的同时还影响空气流动和散热。关键在于电容上存在寄生电感,电容放电回路会在某个频点发生谐振。在谐振电,电容的阻抗小。因此放电回路的阻抗最小,补充能量的效果也最好。但当频率超过谐振点时,放电回路的阻抗开始增加,电容提供电流能力便开始下降。电容的容值越大,谐振频率越低,电容能有效补偿电流的频率范围也越小。从保证电容提供高频电流的能力的角度来说,电容越大越好的观点是错误的,一般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)等是电容的几个重要参数,对于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。当电压固定的时候,容量越大,ESR越低。在板卡设计中采用多个小电容并联多是出于PCB空间的限制,这样有的人就认为,越多的并联小电阻,ESR越低,效果越好。理论上是如此,但是要考虑到电容接脚焊点的阻抗,采用多个小电容并联,效果并不一定突出。
3.ESR越低,效果越好?
结合我们上面的提高的供电电路来说,对于输入电容来说,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。因为输入电容主要是耐压,其次是吸收MOSFET的开关脉冲。对于输出电容来说,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,因为这里要保证的是足够的电流通过量。但这里要注意的是ESR并不是越低越好,低ESR电容会引起开关电路振荡。而消振电路复杂同时会导致成本的增加。板卡设计中,这里一般有一个参考值,此作为元件选用参数,避免消振电路而导致成本的增加。 (以上内容引用微信公众号{电子工程专辑})
苏州创基电子科技有限公司成立于2003年,公司隶属于台湾创基集团,简称JET,工厂坐落惠州特佳利工业园和苏州吴中经济开发区,占地面积10000平方米。主要致力于有机薄膜电容器、安规电容的开发、生产、定制与销售!我们以有竞争力的价格和现货储备,以及快捷的发货付运能力为您提供贴心完善的服务! 咨询热线:400-879-7588