电容是起什么作用的?电容器有何功能?

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要想了解电容器的功能用法,首先要理解它的结构原理。

电容器模型和规格

电容

这是一个“实际”的电容器模型,在一个真实的电容器中,它不仅仅只有两片金属导体,还包含了等效串联电阻(ESR)、等效串联电感(ESL)以及绝缘电阻(Rp),它与我们理想中的电容器有着很大的差别。

首先我们认为理想电容器两端是“绝缘”的,而实际上呢?由于Rp的存在,电容器会漏电,漏电流的大小取决于绝缘电阻的大小,另外两个寄生参数ESR和ESL,决定了它的适用场合。

RC延时电路

电容

电容器C1在这里的作用就是存储和释放电能(充电放电),而电阻器R1则起到了调节电容器充电电流的大小;电阻器R2负责调节电容器放电电流的大小(开关闭合,电容器充电;开关打开,电容器放电)。

从图中的充电曲线可以看出,电容器从0开始直到充满电需要一定的时间,这个时间差就是所谓的延时。利用这种延时,可以将开关闭合与打开时产生的抖动去除,或者是将一些频率较高的干扰信号过滤掉。

这是电容器典型的滤波作用,本质上也就是电容器充能现象的延伸罢了。延时的计算公式在我另一篇文章里有写到,这里就不再详细列出了。

隔直通交

电容

这个概念比较好理解,电容器两端的金属导体是互相绝缘的,因此在电路中可以看成是“开路”状态,电流是无法通过电容器的。

但如果电流是交流的,也就是方向会动态变化,我们来看上面的电路图,假设正电荷对电容器的正极充电,根据电场“异性相吸”原理,负电荷(电子)会在电场的作用下汇聚到电容的负极,形成“负电流”。

反过来,如果红色箭头代表的是负电荷,则蓝色箭头就会变成“正电流”,因此整个回路的电流方向就会与之前相反。

从单个电容器的角度来看,电流并没有直接通过它的内部,而是分成了“正电流”与“负电流”两部分;但是从整个电路来看,电流已经在闭合环路中走了一圈,这样就等效于电容器被“直通”了。

储存电能

电容

在电源电路里面通常都能见到体积较大的电容器,这些储能电容器相当于一个大水库,系统正常工作的时候负责储存电能,一旦有大电流的请求,储能电容C702与C703会同时参与放电,满足系统的供电需求。

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