电容的含义相关的基础知识

大家好，从今日起我新建了一个电子类专栏，该专栏将逐个介绍电路设计过程中经常用到的元器件，力求以最简洁的文字描述，让大家快速的掌握元器件的使用方法，并学会如何设计硬件电路、如何设计电子产品，专栏持久更新。

前面已经介绍了：电阻的基本用法，今天介绍电容，电容是电子电路中最常用的电子元器件，是一种储能元器件，具有 隔直流通交流 、通高频阻低频的作用，在电路中可用作耦合、旁路、滤波等作用。本章及会详细的介绍电容的相关知识，您将看到如下与电容相关的知识：

1. 电容的含义相关的基础知识；
2. 电容的分类相关的基础知识；
3. 电容的作用及使用方法知识；

1.电容的含义相关的基础知识

说到电容，就要说到电容器，故名思意电容器是一种可以容纳电荷的元器件，而其容纳电荷的本领就是电容。电容可以储存电荷，所以是一种储能元器件。电容在电子电路中常用字母C来表示。

1-电容实物图

电容的单位为 法拉，用F来表示 ，法拉是一个非常大的单位，在实际使用时很少会用到F级别容量的电容，所以除了法拉F外，常用的单位有毫发mF、微法μF、纳法nF、皮法pF等，他们的换算关系如下所示：

**1F=10^3 mF=10^6 μF=10^9 nF=10^12pF**

在实际使用中经常用到微法μF、纳法nF、皮法pF等。电容在标注时一般用数字来表示，如103、104等，这些数字代表了电容的容量大小。其读数方法如下：

其前两位代表有效数字，第三位代表0的个数，单位为pF，举例如下：

224： 表示22×10^4pF=220nF=0.22μF；

104： 表示10×10^4pF=100nF=0.1μF；

103： 表示10×10^3pF=10nF=0.01μF；

2-电容的标注方法

电容通电阻一样，其容量值也是存在误差的，其误差一般用字母来表示：

F:1%，G:2%，J:5%，K:10%，L:15%，M:20%

这类标注方法多见于直插电容上，如瓷片电容和电解电容等。除了电容的容量为，电容的另一个重要的参数是 耐压值 ，是指电容在正常工作时电容两端所能承受的最大电压值。为了提高电路的寿命，在电容选型时要求耐压值要高于电路的最大电压，一般会留有至少30%的余量。

2.电容的分类相关的基础知识

电容从极性分可以分为极性电容和非极性电容。极性电容表示电容具有方向，在设计电路时电容的方向不能反，否则容易损坏或爆炸。

电容根据封装可以分为直插电容、贴片电容。贴片电容又可以分为0805封装、0603封装、0402封装等。

电容按材料的不同可以分为：瓷片电容、涤纶电容、电解电容、钽电容等。当然还有其他种分类方式，不再赘述，把重点放在电容的作用以及使用方法上。

3-电容实物及其符号

3.电容的作用及使用方法知识

电容的作用有很多，如前文提过的隔直流通交流、通高频阻低频、滤波、旁路等。在设计电路时需要根据不同的功能选择不同类型、不同容值、不同耐压值的电容。下面介绍一下电容的典型作用和使用方法。

隔直流通交流

电容是由两个极板构成的，不直接接触，电容两端的电压不能发生突变。电容接在直流电源和GND之间时，上电瞬间，电容可以看作短路此时电流最大，之后电容开始充电，电容两端的电压慢慢上升直到升至和电源电压后，其两端的电压不再发生变化。这就起到了隔直流的作用。

电容具有储能作用，在交流电路中，正半周期时电容储能，而到了负半周电容放电，随着交流电的周期变化，电容也一直处于充电/放电的交替变化中，从而实现了通交流的作用，但是却起到了电压相位延迟的作用。

4-电容充放电波形

通高频阻低频

电容是存在容抗的，其容抗的计算公式为 Xc=1/(2πfC) ，其中f为频率。从该表达式可以看出， 频率越大容抗越小，频率越小容抗越大 。所以高频信号更容易通过，而低频信号则受到阻碍。

电容在滤波电路中的应用

电容具有滤波作用，其最典型的应用就是在整流电路中的滤波作用。目前开关电源常用的方案就是变压整流滤波，其工作工作如下：

交流通过变压器降压后经过整流桥整流，得到脉动直流，脉动直流经过滤波电容滤波后得到较为平滑的波形，再经过DC/DC降压芯片或者LDO降压芯片得到所需的直流电压。其典型电路图5所示。

5-降压整流滤波电路

加电容前后的波形如图6所示。

6-电容滤波前后波形对比

在使用芯片时，通常会在芯片的电源引脚上接一个0.1μF的瓷片电容。

电容在阻容降压中的应用

阻容降压也是一种常用的降压方案，这种放在低成本、低功率的小家电中比较常见，如鱼缸加热棒。这个方案中使用了电容来降压，其降压电路如图7所示。

图7-阻容降压电路

图中的电容起到降压作用，与之并联的电阻在断电时起到泄放作用，该电路所能提供电流的大小计算方法如下：

以交流220V，电容为1μF为例计算。

电容的容抗Xc=1/(2πfC)=3185Ω；

流过的电流I=220/Xc=69mA。

即1μF的电容最大可以提供69mA的电流，电容值越大阻抗越小输出电流越大；电容值越小阻抗越大输出电流越小。该电路的缺点为：1)不隔离，存在一定的危险性；2)只适用于小功率负载。

交流单相电机中的启动/运行电容

交流单相电机中会用到电容，分别叫做启动电容和运行电容。由于单相电机在启动时不能产生交变磁场，所以在单相电机中要加一个启动电容。主副绕组在空间上相差90度，运行电容连接主副绕组，启动电容和离心开关串联后并联在运行电容上。在上电瞬间，启动电容使得副绕组上的电流比主绕组上的电流超前90度角，在时间和空间上交变磁场，进而产生感应电流从而使电机转动，当转速达到额定值的70%-80%时离心开关断开，启动电容断开，只有运行电容继续工作。如图8所示。

图8-启动电容/运行电容

有些小功率电机省掉了离心开关和一个电容，只有一个电容，启动电容和运行电容共用。

相信通过以上内容大家对电容有了一定的认识，如果由疑问的地方欢迎留言讨论，或者私信我。在下一章节中，您将学习到有关电感的相关知识。

电子第一课：电阻基础知识1-电阻的分类

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