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電容結構分類及使用方法 - 全文

2017年11月30日 18:54 整理 作者: 用戶評論(0

  電容是一種我們經常使用到的電子元件,電容器是一種能儲存電荷的容器。它是由兩片得較近的金屬片,中間再隔以絕緣物質而組成的。按絕緣材料不同,可制成各種各樣的電容器。

  電容結構分類

  鋁電解電容

  它是由鋁圓筒做負極、里面裝有液體電解質,插人一片彎曲的鋁帶做正極制成。還需經直流電壓處理,做正極的片上形成一層氧化膜做介質。其特點是容量大、但是漏電大、穩定性差、有正負極性,適于電源濾波或低頻電路中,使用時,正、負極不要接反。

  鉭鈮電解電容器

  它用金屬鉭或者鈮做正極,用稀硫酸等配液做負極,用鉭或鈮表面生成的氧化膜做介質制成。其特點是:體積小、容量大、性能穩定、壽命長。絕緣電阻大。溫度性能好,用在要求較高的設備中。

  陶瓷電容器

  用陶瓷做介質。在陶瓷基體兩面噴涂銀層,然后燒成銀質薄膜作極板制成。其特點是:體積小、耐熱性好、損耗小、絕緣電阻高,但容量小,適用于高頻電路。鐵電陶瓷電容容量較大,但損耗和溫度系數較大,適用于低頻電路。

  云母電容器

  用金屬箔或在云母片上噴涂銀層做電極板,極板和云母一層一層疊合后,再壓鑄在膠木粉或封固在環氧樹脂中制成。其特點是:介質損耗小、絕緣電阻大。溫度系數小,適用于高頻電路。

  紙介電容器

  用兩片金屬箔做電極,夾在極薄的電容紙中,卷成圓柱形或者扁柱形芯子,然后密封在金屬殼或者絕緣材料殼中制成。它的特點是體積較小,容量可以做得較大。但是固有電感和損耗比較大,適用于低頻電路。

  薄膜電容

  結構相同于紙介電容器,介質是滌綸或聚苯乙烯。滌綸薄膜電容,介質常數較高,體積小、容量大、穩定性較好,適宜做旁路電容。聚苯乙烯薄膜電容器,介質損耗小、絕緣電阻高,但溫度系數大,可用于高頻電路。

  金屬化紙介電容器

  結構基本相同于紙介電容器,它是在電容器紙上覆上一層金屬膜來代金屬箔,體積小、容里較大,一般用于低頻電路。

  油浸紙介電容器

  它是把紙介電容浸在經過特別處理的油里,能增強其耐壓。其特點是電容量大、耐壓高,但體積較大。

  電容符號

電容結構分類及使用方法

  ①是基本電容符號,如陶瓷電容云母電容薄膜電容。②-⑥有極性電容,電解電容符號,彎片為負極,空心為正極。⑦為可調電容符號,⑧為微調電容符號。

  需要注意的是,電解電容有正負之分,電路圖上會標上+、-,其它電容則是-、-。

  電容特性參數

  標稱電容量

  標志在電容器上的電容量。但電容器實際電容量與標稱電容量是有偏差的,精度等級與允許誤差有對應關系。一般電容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級,電解電容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級,根據用途選取。電解電容器的容值,取決于在交流電壓下工作時所呈現的阻抗,隨著工作頻率、溫度、電壓以及測量方法的變化,容值將有變化。

  額定電壓

  在最低環境溫度和額定環境溫度下可連續加在電容器的最高直流電壓的有效值,如果工作電壓超過電容器的耐壓,電容器將被擊穿,造成損壞。在實際中,隨著溫度的升高,耐壓值將變低。

  絕緣電阻直流電壓加在電容上,產生漏電電流,兩者之比稱為絕緣電阻。當電容較小時,主要取決于電容的表面狀態;容量》0.1μF時,主要取決于介質。絕緣電阻越大越好。

  損耗

  電容在電場作用下,在單位時間內因發熱所消耗的能量叫做損耗。損耗與頻率范圍、介質、電導、電容金屬部分的電阻等有關。

  頻率特性

電容結構分類及使用方法

  隨著頻率的上升,一般電容器的電容量呈現下降的規律。當電容工作在諧振頻率以下時,表現為容性,當超過其諧振頻率,表現為感性,此時就不是一個電容而是一個電感了。所以一定要避免電容工作于諧振頻率以上。

  常見電容的使用方法

  作為無源元件之一的電容,其主要應用在以下幾個領域。

  電源電路

  應用于電源電路,實現旁路、去藕、濾波和儲能的作用。

  旁路電容電路

電容結構分類及使用方法

  旁路電容是為本地器件提供能量的儲能器件,它能使穩壓器的輸出均勻化,降低負載需求。就像小型可充電電池一樣,旁路電容能夠被充電,并向器件進行放電。

  為盡量減少阻抗,旁路電容要盡量靠近負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大而導致的地電位抬高和噪聲。

  地彈是地連接處在通過大電流毛刺時的電壓降。

  去耦電容電路

電容結構分類及使用方法

  去藕電容,又稱解藕。從電路來說,總是可以區分為驅動的源和被驅動的負載。如果負載電容比較大,驅動電路要把電容充電、放電,才能完成信號的跳變,在上升沿比較陡峭的時候,電流比較大,這樣驅動的電流就會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,會產生反彈),這種電流相對于正常情況來說實際上就是一種噪聲,會影響前級的正常工作,這就是所謂的“耦合”。

  去藕電容就是起到一個“電池”的作用,滿足驅動電路電流的變化,避免相互間的耦合干擾。將旁路電容和去藕電容結合起來將更容易理解。旁路電容實際也是去藕合的,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,依據電路中分布參數、以及驅動電流的變化大小來確定。旁路是把輸入信號中的干擾作為濾除對象,而去耦是把輸出信號的干擾作為濾除對象,防止干擾信號返回電源。這應該是他們的本質區別。

  濾波從理論上(即假設電容為純電容)說,電容越大,阻抗越小,通過的頻率也越高。但實際上超過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增大。有時會看到有一個電容量較大電解電容并聯了一個小電容,這時大電容通低頻,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,電容越小高頻越容易通過。具體用在濾波中,大電容(1000μF)濾低頻,小電容(20pF)濾高頻。曾有網友形象地將濾波電容比作“水塘”。

  由于電容的兩端電壓不會突變,由此可知,信號頻率越高則衰減越大,可很形象的說電容像個水塘,不會因幾滴水的加入或蒸發而引起水量的變化。它把電壓的變動轉化為電流的變化,頻率越高,峰值電流就越大,從而緩沖了電壓。濾波就是充電,放電的過程。

  儲能型電容器通過整流器收集電荷,并將存儲的能量通過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220~150000μF之間的鋁電解電容器(如EPCOS公司的B43504或B43505)是較為常用的。根據不同的電源要求,器件有時會采用串聯、并聯或其組合的形式,對于功率級超過10KW的電源,通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。

  應用于信號電路,主要完成耦合、振蕩/同步及時間常數的作用

電容結構分類及使用方法

  耦合舉個例子來講,晶體管放大器發射極有一個自給偏壓電阻,它同時又使信號產生壓降反饋到輸入端形成了輸入輸出信號耦合,這個電阻就是產生了耦合的元件,如果在這個電阻兩端并聯一個電容,由于適當容量的電容器對交流信號較小的阻抗,這樣就減小了電阻產生的耦合效應,故稱此電容為去耦電容。

  振蕩/同步包括RC、LC振蕩器及晶體的負載電容都屬于這一范疇。

  時間常數這就是常見的R、C串聯構成的積分電路。當輸入信號電壓加在輸入端時,電容(C)上的電壓逐漸上升。而其充電電流則隨著電壓的上升而減小。電流通過電阻(R)、電容(C)的特性通過下面的公式描述:i=(V/R)e-(t/CR)

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