電容器在電子線路中的作用一般概括為:通交流、阻直流。電容器通常起濾波、旁路、耦合、去耦、轉(zhuǎn)相等電氣作用,是電子線路必不可少的組成部分。在集成電路、超大規(guī)模集成電路已經(jīng)大行其道的今天,電容器作為一種分立式無(wú)源元件仍然大量使用于各種功能的電路中,其在電路中所起的重要作用可見一斑。作貯能元件也是電容器的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域,同電池等儲(chǔ)能元件相比,電容器可以瞬時(shí)充放電,并且充放電電流基本上不受限制,可以為熔焊機(jī)、閃光燈等設(shè)備提供大功率的瞬時(shí)脈沖電流。電容器還常常被用以改善電路的品質(zhì)因子,如節(jié)能燈用電容器。
1、應(yīng)用于電源電路,實(shí)現(xiàn)旁路、去藕、濾波和儲(chǔ)能的作用。下面分類詳述之:
1.旁路
旁路電容是為本地器件提供能量的儲(chǔ)能器件,它能使穩(wěn)壓器的輸出均勻化,降低負(fù)載需求。 就像小型可充電電池一樣,旁路電容能夠被充電,并向器件進(jìn)行放電。 為盡量減少阻抗,旁路電容要盡量靠近負(fù)載器件的供電電源管腳和地管腳。 這能夠很好地防止輸入值過(guò)大而導(dǎo)致的地電位抬高和噪聲。地彈是地連接處在通過(guò)大電流毛刺時(shí)的電壓降。
2.去藕
去藕,又稱解藕。 從電路來(lái)說(shuō), 總是可以區(qū)分為驅(qū)動(dòng)的源和被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。如果負(fù)載電容比較大, 驅(qū)動(dòng)電路要把電容充電、放電, 才能完成信號(hào)的跳變,在上升沿比較陡峭的時(shí)候, 電流比較大, 這樣驅(qū)動(dòng)的電流就會(huì)吸收很大的電源電流,由于電路中的電感,電阻(特別是芯片管腳上的電感,會(huì)產(chǎn)生反彈),這種電流相對(duì)于正常情況來(lái)說(shuō)實(shí)際上就是一種噪聲,會(huì)影響前級(jí)的正常工作,這就是所謂的“耦合”。
去藕電容就是起到一個(gè)“電池”的作用,滿足驅(qū)動(dòng)電路電流的變化,避免相互間的耦合干擾。將旁路電容和去藕電容結(jié)合起來(lái)將更容易理解。旁路電容實(shí)際也是去藕合的,只是旁路電容一般是指高頻旁路,也就是給高頻的開關(guān)噪聲提高一條低阻抗泄防途徑。高頻旁路電容一般比較小,根據(jù)諧振頻率一般取0.1μF、0.01μF 等;而去耦合電容的容量一般較大,可能是10μF 或者更大,依據(jù)電路中分布參數(shù)、以及驅(qū)動(dòng)電流的變化大小來(lái)確定。
旁路是把輸入信號(hào)中的干擾作為濾除對(duì)象,而去耦是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象,防止干擾信號(hào)返回電源。這應(yīng)該是他們的本質(zhì)區(qū)別。
3.濾波
從理論上(即假設(shè)電容為純電容)說(shuō),電容越大,阻抗越小,通過(guò)的頻率也越高。但實(shí)際上超過(guò)1μF 的電容大多為電解電容,有很大的電感成份,所以頻率高后反而阻抗會(huì)增大。有時(shí)會(huì)看到有一個(gè)電容量較大電解電容并聯(lián)了一個(gè)小電容,這時(shí)大電容通低頻,小電容通高頻。電容的作用就是通高阻低,通高頻阻低頻。電容越大低頻越容易通過(guò),電容越大高頻越容易通過(guò)。具體用在濾波中,大電容(1000μF)濾低頻,小電容(20pF)濾高頻。
曾有網(wǎng)友形象地將濾波電容比作“水塘”。由于電容的兩端電壓不會(huì)突變,由此可知,信號(hào)頻率越高則衰減越大,可很形象的說(shuō)電容像個(gè)水塘,不會(huì)因幾滴水的加入或蒸發(fā)而引起水量的變化。它把電壓的變動(dòng)轉(zhuǎn)化為電流的變化,頻率越高,峰值電流就越大,從而緩沖了電壓。濾波就是充電,放電的過(guò)程。
4.儲(chǔ)能
儲(chǔ)能型電容器通過(guò)整流器收集電荷,并將存儲(chǔ)的能量通過(guò)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(如EPCOS 公司的 B43504 或B43505)是較為常用的。根據(jù)不同的電源要求,器件有時(shí)會(huì)采用串聯(lián)、并聯(lián)或其組合的形式, 對(duì)于功率級(jí)超過(guò)10KW 的電源,通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。