电容结构分类及使用方法

作者:6up  来源:6up扑克  时间:2020-08-01 00:39  点击:

  电容是一种我们经常使用到的电子元件,电容器是一种能储存电荷的容器。它是由两片得较近的金属片,中间再隔以绝缘物质而组成的。按绝缘材料不同,可制成各种各样的电容器。

  它是由铝圆筒做负极、里面装有液体电解质,插人一片弯曲的铝带做正极制成。还需经直流电压处理,做正极的片上形成一层氧化膜做介质。其特点是容量大、但是漏电大、稳定性差、有正负极性,适于电源滤波或低频电路中,使用时,正、负极不要接反。

  它用金属钽或者铌做正极,用稀硫酸等配液做负极,用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成。其特点是:体积小、容量大、性能稳定、寿命长。绝缘电阻大。温度性能好,用在要求较高的设备中。

  用陶瓷做介质。在陶瓷基体两面喷涂银层,然后烧成银质薄膜作极板制成。其特点是:体积小、耐热性好、损耗小、绝缘电阻高,但容量小,适用于高频电路。铁电陶瓷电容容量较大,但损耗和温度系数较大,适用于低频电路。

  用金属箔或在云母片上喷涂银层做电极板,极板和云母一层一层叠合后,再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。其特点是:介质损耗小、绝缘电阻大。温度系数小,适用于高频电路。

  用两片金属箔做电极,夹在极薄的电容纸中,卷成圆柱形或者扁柱形芯子,然后密封在金属壳或者绝缘材料壳中制成。它的特点是体积较小,容量可以做得较大。但是固有电感和损耗比较大,适用于低频电路。

  结构相同于纸介电容器,介质是涤纶或聚苯乙烯。涤纶薄膜电容,介质常数较高,体积小、容量大、稳定性较好,适宜做旁路电容。聚苯乙烯薄膜电容器,介质损耗小、绝缘电阻高,但温度系数大,可用于高频电路。

  结构基本相同于纸介电容器,它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代金属箔,体积小、容里较大,一般用于低频电路。

  它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里,能增强其耐压。其特点是电容量大、耐压高,但体积较大。

  ①是基本电容符号,如陶瓷电容云母电容薄膜电容。②-⑥有极性电容,电解电容符号,弯片为负极,空心为正极。⑦为可调电容符号,⑧为微调电容符号。

  需要注意的是,电解电容有正负之分,电路图上会标上+、-,其它电容则是-、-。

  标志在电容器上的电容量。但电容器实际电容量与标称电容量是有偏差的,精度等级与允许误差有对应关系。一般电容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级,电解电容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级,根据用途选取。电解电容器的容值,取决于在交流电压下工作时所呈现的阻抗,随着工作频率、温度、电压以及测量方法的变化,容值将有变化。

  在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器的最高直流电压的有效值,如果工作电压超过电容器的耐压,电容器将被击穿,造成损坏。在实际中,随着温度的升高,耐压值将变低。

  绝缘电阻直流电压加在电容上,产生漏电电流,两者之比称为绝缘电阻。当电容较小时,主要取决于电容的表面状态;容量》0.1F时,主要取决于介质。绝缘电阻越大越好。

  电容在电场作用下,在单位时间内因发热所消耗的能量叫做损耗。损耗与频率范围、介质、电导、电容金属部分的电阻等有关。

  随着频率的上升,一般电容器的电容量呈现下降的规律。当电容工作在谐振频率以下时,表现为容性,当超过其谐振频率,表现为感性,此时就不是一个电容而是一个电感了。所以一定要避免电容工作于谐振频率以上。

  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。这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。

  去藕电容,又称解藕。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,这就是所谓的“耦合”。

  去藕电容就是起到一个“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。将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去藕合的,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高一条低阻抗泄防途径。

  高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般取0.1F、0.01F等;而去耦合电容的容量一般较大,可能是10F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。旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦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。

  滤波从理论上(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1F的电容大多为电解电容,有很大的电感成份,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,电容越小高频越容易通过。具体用在滤波中,大电容(1000F)滤低频,小电容(20pF)滤高频。曾有网友形象地将滤波电容比作“水塘”。

  由于电容的两端电压不会突变,由此可知,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。

  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220~150000F之间的铝电解电容器(如EPCOS公司的B43504或B43505)是较为常用的。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,对于功率级超过10KW的电源,通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。

  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。

  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)

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