什么是电容器?

什么是电容器?

电容是一种电路元件，其中绝缘介质存在于两块金属板之间。它的单位是法拉，符号是f。电容器利用两个导体之间的电场来储存能量。两个导体所带的电荷大小相等，但符号相反。电容器是电力系统中提高功率因数的重要装置，因为工业上使用的负载主要是电机的感性负载，因此必须并联电容负载以平衡电网。

电容是指在给定的电位差下储存的电荷量，电容是在电场中移动电荷的力。当导体之间有介质时，电荷的运动受到阻碍，电荷在导体上积累，导致电荷的积累和储存。除了阻断直流和交流，电容器还有许多功能，如电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、滤波和补偿无功功率。

电容器的种类:

电容器的类型大致可分为铝电容器、多层陶瓷电容器和钽电容器。

• 根据电容器中介质的不同:分为空气介质电容器、纸张介质电容器、有机薄膜电容器、陶瓷介质电容器、玻璃釉电容器、云母电容器、电解电容器。其中，电解电容器是具有极性的电容器。在连接电路时，必须注意引脚之间的差异。错误的连接很容易导致电容器击穿损坏。
• 根据结构的不同:电容器分为固定电容器、半可变电容器和可变电容器。可变和半可变电容常用于需要调优的电路中。

电容器的基本功能:

• 可作为备用电源:
  当电源中断，IC的驱动速度急剧增加时，负载电流增大，可能会迫使电源的线路电压下降，导致IC故障。为了避免这种情况，在电源线正常的情况下，将电容中储存的电能供给IC，暂时维持电源的线路电压。用作电池。
• 解耦使用:
  利用交流电的特性。是指利用外部元件叠加在电源线上，消除驱动高速电路产生的电磁噪声或高频噪声，以提供稳定的直流电压。常用在一般的功率电路中。
• 耦合使用:
  去除电路前半部分的直流偏移电压，只将交流信号电压传递到电路的后半部分。通常用于音频电路中。
• 旁路功能:
  旁路电容是一种向局部装置提供能量的储能装置，它能均匀地平衡调节器的输出，降低负载需求。就像一个小型的可充电电池，旁路电容可以充电和放电到设备。旁路电容应尽可能靠近负载装置的电源引脚和接地引脚，以减小电阻，防止输入值过大引起的接地电位上升和噪声。
• 过滤效果:
  从理论上讲，电容越大，电阻越小，通过频率越高。但实际上，超过1uF的电容器大多为电解电容器，其电感分量较大，所以当频率较高时电阻会增大。有时可以看到有一个大电容的电解电容与一个小电容并联。这时大电容接低频，小电容接高频。电容器的作用是通过高电阻和低频，通过高频和阻塞低频。电容越大，低频越容易通过;电容越小，高频越容易通过。专门用于滤波，大电容(1000uF)过滤低频，小电容(20pF)过滤高频。
• 储能功能:
  储能电容通过整流器收集电荷，并通过逆变引线将储存的能量转移到电源的输出端。铝电解电容器的额定电压为40至450VDC，电容为220至150000uf是比较常用的。根据电源的要求，这些设备有时是串联、并联或两者的组合使用。对于功率等级超过10KW的电源，通常使用体积庞大的罐形螺钉端子电容器。电容用于信号电路中执行耦合、振荡/同步和时间常数功能。
• 振动/同步:
  负载电容器包括RC, LC振荡器和晶体都属于这一类。
• 时间常数效应:
  这是由串联的R和C组成的通用积分器电路。当输入信号电压加到输入端时，电容器(C)上的电压逐渐升高。充电电流随着电压的增加而减小。

过滤应用程序:

与电阻器一起，电容器常被用作频率选择滤波器的主要部件。有许多滤波器设计和拓扑可供选择，可以根据频率和性能选择适当的组件值和质量。

• 高通滤波器(HPF)
• 低通滤波器(LPF)
• 带通滤波器(BPF)
• 带阻滤波器(BSF)
• 陷波滤波器
• 陷波滤波器
• 均衡滤波器

1. 解耦/旁路电容:
   电容在数字电子产品的稳定运行中起着至关重要的作用，它保护敏感的微芯片不受电源信号噪声的影响，这些噪声会导致异常行为。在这种应用中使用的电容称为去耦电容，应该放置在尽可能靠近每个微芯片的地方，以获得最佳效果，因为所有的电路迹线都充当天线，将从周围环境中拾取噪声。去耦和旁路电容器也用于电路的任何区域，以减少电气噪声的整体影响。
2. 耦合或直流阻塞电容器:
   由于电容可以在传递交流信号的同时屏蔽直流信号，它们可以用来分离信号的交流和直流分量。电容的值不需要精确或精确的耦合，但它应该是一个高的值，因为电容的电抗驱动耦合应用的性能。
3. 阻尼器电容:
   在驱动高感性负载的电路中，如电机或变压器，由于感性负载中存储的能量突然放电，可能会出现大的瞬态功率峰值，这可能会损坏组件和触点。应用电容器限制或缓冲电路中的电压峰值，使操作更安全，电路更可靠。在低功率电路中，缓冲技术可用于防止峰值产生不必要的射频干扰(RFI)，这可能导致电路中的异常行为，使其难以获得产品认证和批准。
4. 脉冲功率电容器:
   最基本的，电容器是一种微型电池，提供独特的能量储存能力，超越化学反应电池。当短时间内需要大量电力时，散装电容器和电容器组是许多应用的优越选择。电容器组用于存储能量的应用，如脉冲激光器、雷达、粒子加速器和轨道炮。脉冲功率电容器的一个常见应用是在一次性相机的闪光灯中，它被充电，然后通过闪光灯快速放电，提供一个大的电流脉冲。
5. 谐振或调谐电路应用:
   虽然电阻、电容和电感可以用来制作滤波器，但某些组合也可以引起谐振来放大输入信号。这些电路用于放大谐振频率的信号，并从低压输入、振荡器和调谐滤波器产生高电压。在选择谐振电路中能够承受元器件所看到的电压的元器件时必须谨慎，否则它们将很快失效。
6. 电容式传感应用:
   虽然电容式传感器已被用于位置、湿度、液位、制造质量控制和加速等各种应用，但电容式传感器最近已成为先进消费电子产品的常见功能。电容感应通过电介质的变化、电容极板之间距离的变化或电容面积的变化来检测局部环境中电容的变化。
7. 电容器安全:
   电容器应该采取一些安全措施。作为储能元件，电容器可以储存危险数量的能量，即使长时间断电，也会导致致命的电击和设备损坏。由于这个原因，在使用电气设备之前放电总是一个好主意。

电解电容器在某些条件下容易发生严重故障，特别是当极性电解电容器的电压反向时。在高功率和高压应用中使用的电容器可能会在介电材料分解和蒸发时发生剧烈故障。