电容(Capacitance)亦称作“电容量”,是指在给定电位差下的电荷储藏量,记为C,国际单位是法拉(F)。一般来说,电容是表现电容器容纳电荷本领的物理量。电容从物理学上讲,它是一种静态电荷存储介质,可能电荷会永久存在,这是它的特征,它的用途较广,它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、滤波、补偿、充放电、储能、隔直流等电路中。
电容(毫法)和法拉(F)之间的换算关系是:1(毫法) = 1000uF(微法),1(微法) = 1000nF(纳法),1(纳法) = 1000pF(皮法)。规则:单位省略表示为pF,例如101(pF)=10 * 10^1 = 100pF = 0.1nF;104(pF)=10 * 10^4 = 100000pF = 1uF;105(pF)=10 * 10^5 = 1000000pF = 1uF。
1、原理上相同。
(1)都是存储电荷和释放电荷;
(2)极板上的电压(这里把电荷积累的电动势叫电压)不能突变。
(3)区别在于介质的不同、性能不同、容量不同、结构不同致使用环境和用途也不同。反过来讲,人们根据生产实践需要,实验制造了各种功能的电容来满足各种电器的正常运行和新设备的运转。随着科学技术的发展和新材料的发掘,更优质、多样化的电容会不断涌现。
2、介质不同。前面已经讲过同体积的电容器介质不同容量不等。
3、性能不同。性能就是使用的要求,需求最大化就是使用的要求。如果在电视机里电源部分用金属氧化膜电容器做滤波的话,而且要达到滤波要求的电容器容量和耐压。机壳内恐怕也就只能装个电源了。所以作为滤波只能使用有极性电容,有极性电容是不可逆的。就是说正极必须接高电位端,负极必须接低电位端。一般电解电容(有极性电容)是圆形,方型用的很少。无极性电容形状千奇百变。像管型、变形长方形、片型、方型、组合方型及圆型等等,看在什么地方用了。当然还有无形的,这里无形指的就是分布电容。对于分布电容在高频和中频器件中决不可忽视。
4、容量不同。前面已经讲过同体积的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)。1法拉(F)= 1000毫法(mF)=1000000微法(μF)。
5、电容与电池容量的关系:
1伏安时=1瓦时=3600焦耳
W=0.5CUU
1)旁路
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。地电位是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。
2)去耦
去耦,又称解耦。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”。
将旁路电容和去耦电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去耦合的,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供一条低阻抗泄放途径。高频旁路电容一般越大,高频越容易通过。具体用在滤波中,大电容(1000μF)滤低频,小电容(20pF)滤高频。
3)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。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。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220~150 000μF 之间的铝电解电容器是较为常用的。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。