动图详解电容的工作原理！电容居然也这么强大！

2020-11-09 10:00 电气自动化应用

一、常用电容的种类

1、陶瓷电容

用陶瓷做介质，在陶瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜做极板制成。它的特点是体积小、耐热性好、损耗小、绝缘电阻高，但容量小，适于高频电路。

2、铝电解电容

它是由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极制成。还需要经过直流电压处理，使正极片上形成一层氧化膜介质。它的特点是容量大，但是漏电大、稳定性差，有正负极性，适宜用于电源滤波或者低频电路中。

3、钽电容

钽电容由金属钽做正极，用稀硫酸等配液做负极，用钽表面生成的氧化膜做介质，它的特点是体积小、容量大、性能稳定、寿命长、绝缘电阻大、温度特性好。可广泛用于电源滤波、旁路、去耦。用在要求较高的设备中。

二、电容的作用

所谓电容，就是容纳和释放电荷的电子元器件。电容的基本工作原理就是充电放电，当然还有整流、振荡以及其它的作用。

1．隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。

2．旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。

3．耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路，在低频信号的传递与放大过程中，为防止前后两级电路的静态工作点相互影响，常采用电容藕合。

4．滤波：这个对DIY而言很重要，显卡上的电容基本都是这个作用。

5．温度补偿：针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响，而进行补偿，改善电路的稳定性。

6．计时：电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数。

7．调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机、电视机。

8．整流：在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。

9．储能：储存电能，用于必须要的时候释放。例如相机闪光灯，加热设备等等。（如今某些电容的储能水平已经接近锂电池的水准，一个电容储存的电能可以供一个手机使用一天。

三、常用电容的应用

1、滤波电容

铝电解电容不适用于高频去耦，主要用于电源或电力系统的滤波。

2、在电路板的电源接入端放置一个1~10uF的电容，滤除低频噪声；在电路板的每个器件的电源与地线之间放置一个0.01~0.1uF的电容，滤除高频噪声。

3、旁路电容（Bypass Capacitor）：主要针对高频干扰，在进入芯片前滤除高频干扰，达到芯片自我保护的目的，通常滤除20MHz以上的干扰。

4、去耦电容（Decouple Capacitor）：去耦，最早用于多级电路中，为保证前后级间传递信号而不互相影响各级静态工作点而采取的措施。在电源中，当芯片内部进行开关动作或输出变化时，需要瞬时从电源线上抽取较大电流，该瞬时的大电流可能导致电源线上的电压降低，从而引起对自身和其它器件的干扰。为了减少这种干扰，需要在芯片附近设置一个储存电的“小水池”以提供这种瞬时大电流的能力。

5、为什么去耦电容不是越大越好？

答：去耦电容的去耦特性不仅跟容值有关，还跟电容的寄生参数，如等效串联电阻、等效串联电感、泄露电阻、介质吸收电容、介质吸收电阻等，这些参数同样会影响到高频滤波的效果。电容容值越大，寄生参数也越大。电容的谐振频率由其等效串联电感和容值C共同决定，这两者的变化都会影响到电容的谐振频率。电容在谐振点附近的阻抗是最低的，故设计时尽量选择谐振频率和实际工作频率相近的电容为佳。通常，工作频率变化较大时，可以选择一些谢振频率较低的大电容和谢振频率较高的小电容并联使用。

6、为什么在电源的输出端及负载电源输入端接入电解电容的同时还要并联高频电容？

答：在电源电路中，整流电路将交流变成脉动的直流，而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容，利用其充放电特性，使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。在实际中，为了防止电路各部分供电电压因负载变化而产生变化，所以在电源的输出端及负载的电源输入端一般接有数十至数百微法的电解电容．由于大容量的电解电容一般具有一定的电感，对高频及脉冲干扰信号不能有效地滤除，故在其两端并联了一只容量为0.001--0.lpF的电容，以滤除高频及脉冲干扰。

1、电容充放电实验