什么是电容器?

什么是电容器?

电容器是一种电路元件，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器件，因为工业中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来平衡电网。

电容是指在给定的电位差下存储的电荷量，而电容是一种在电场中移动电荷的力。当导体之间存在介质时，电荷的运动受到阻碍，电荷在导体上积累，造成电荷的积累和储存。电容器除了阻断直流和交流外，还有许多功能，如电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、滤波、补偿无功功率等。

电容器类型:

电容器的种类大致可分为铝电容器、多层陶瓷电容器和钽电容器。

• 根据电容器介质的不同:分为空气介质电容器、纸介质电容器、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、电解电容器等。其中，电解电容器是具有极性的电容器。在连接电路时，一定要注意引脚之间的区别。错误的连接很容易造成电容器被击穿损坏。
• 按结构不同:电容器分为固定电容器、半可变电容器和可变电容器。可变电容器和半可变电容器常用于需要调谐的电路中。

电容器的基本功能:

• 可用作备用电源:
  当电源中断，IC的驱动速度急剧增加时，负载电流增大，这可能会迫使电源的线路电压下降，导致IC故障。为了避免这种情况的发生，在电源线正常时，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，去除电磁感应噪声或驱动高速电路产生的高频噪声，以提供稳定的直流电压。常用于一般电源电路中。
• 耦合使用:
  去掉电路前半部分的直流偏置电压，只将交流信号电压传输到电路的后半部分。通常用于音频电路。
• 旁路功能:
  旁路电容是一种向本地设备提供能量的储能装置，它可以均衡稳压器的输出，降低负载需求。像一个小的可充电电池，旁路电容器可以充电和放电到设备。为了使电阻最小化，旁路电容应尽可能靠近负载装置的电源引脚和地引脚，以防止因输入值过大而引起地电位上升和噪声。
• 过滤效果:
  理论上电容越大，电阻越小，通过频率越高。但实际上，超过1uF的电容器大多是电解电容器，其电感分量较大，所以频率高时电阻会增大。有时会看到一个电容大的电解电容器与一个电容小的并联。此时，大电容接低频，小电容接高频。电容器的作用是通高阻、通低频，通高频、堵低频。电容器越大，低频越容易通过，电容器越小，高频越容易通过。具体用于滤波时，大电容(1000uF)滤波低频，小电容(20pF)滤波高频。
• 储能功能:
  储能电容通过整流器收集电荷，并通过逆变器引线将存储的能量传输到电源输出。额定电压为40 ~ 450VDC，电容为220 ~ 150000uf的铝电解电容器较为常用。根据电源要求，这些设备有时串联、并联或组合使用。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。电容器在信号电路中用于执行耦合、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R和C串联而成的普通积分器电路。当输入信号电压加到输入端时，电容(C)上的电压逐渐升高。充电电流随着电压的增大而减小。

过滤应用程序:

电容器常与电阻器一起用作选频滤波器的主要元件。有许多可用的滤波器设计和拓扑，可以通过选择适当的组件值和质量来定制频率和性能。

• 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:
   电容器在数字电子设备的稳定运行中起着至关重要的作用，它保护敏感的微芯片免受功率信号噪声的影响，从而导致异常行为。在此应用中使用的电容器称为去耦电容器，应尽可能靠近每个微芯片以获得最佳效果，因为所有电路走线都充当天线，并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，以减少电气噪声的总体影响。
2. 耦合或直流阻塞电容器:
   由于电容器可以在阻挡直流电的同时传递交流信号，因此它们可以用来分离信号的交流和直流分量。电容器的值不需要精确或精密耦合，但它应该是一个高的值，因为电容器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，由于存储在感性负载中的能量突然放电，可能会产生大的瞬态功率尖峰，这可能会损坏元件和触点。应用电容限制或缓冲电路中的电压尖峰，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尖峰产生不必要的射频干扰(RFI)，这可能导致电路中的异常行为，并使其难以获得产品认证和批准。
4. 脉冲功率电容器:
   最基本的是，电容器是微型电池，提供比化学反应电池更独特的能量存储能力。当在短时间内需要大量功率时，散装电容器和电容器组是许多应用的优越选择。电容器组用于存储脉冲激光器、雷达、粒子加速器和轨道炮等应用的能量。脉冲功率电容器的一个常见应用是一次性相机上的闪光灯，它通过闪光灯充电，然后快速放电，以提供大脉冲电流。
5. 谐振或调谐电路应用:
   虽然电阻、电容和电感可用于制作滤波器，但某些组合也会引起共振以放大输入信号。这些电路用于放大共振频率的信号，并从低压输入、振荡器和调谐滤波器产生高压。在谐振电路中，必须小心选择能承受元件所见电压的元件，否则它们很快就会失效。
6. 电容式传感应用:
   虽然电容式传感器已用于位置，湿度，液位，制造质量控制和加速度的各种应用中，但电容式传感器最近已成为先进消费电子产品的常见特征。电容感测是通过介电介质的变化、电容板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:
   电容器应采取一些安全措施。作为能量存储组件，电容器可以存储危险的能量，即使长时间断开电源，也会导致致命的电击和设备损坏。出于这个原因，在使用电气设备之前，将电容器放电总是一个好主意。

电解电容器在某些条件下，特别是极化电解电容器之间的电压发生反转时，容易发生严重的故障。在高功率和高压应用中使用的电容器，由于介电材料分解和蒸发，可能会严重失效。