電容值

電容值

電容值是指在給定電位差下的電荷儲藏量,記為C,國際單位是法拉(F)。一般來說,電荷在電場中會受力而移動,當導體之間有了介質,則阻礙了電荷移動而使得電荷累積在導體上,造成電荷的累積儲存,儲存的電荷量則稱為電容。

簡介

電容是指容納電場的能力。任何靜電場都是由許多個電容組成,有靜電場就有電容,電容是用靜電場描述的。一般認為:孤立導體與無窮遠處構成電容,導體接地等效於接到無窮遠處,並與大地連線成整體。

電容(或稱電容量)是表現電容器容納電荷本領的物理量。電容從物理學上講,它是一種靜態電荷存儲介質,可能電荷會永久存在,這是它的特徵,它的用途較廣,它是電子、電力領域中不可缺少的電子元件。主要用於電源濾波、信號濾波、信號耦合、諧振、濾波、補償、充放電、儲能、隔直流等電路中 。

定義

電容器所帶電量Q與電容器兩極間的電壓U的比值,叫電容器的電容。在電路學裡,給定電勢差,電容器儲存電荷的能力,稱為電容,標記為C。採用國際單位制,電容的單位是法拉(farad),標記為F。

一個電容器,如果帶1庫的電量時兩級間的電勢差是1伏,這個電容器的電容就是1法拉,即:C=Q/U 。但電容的大小不是由Q(帶電量)或U(電壓)決定的,即電容的決定式為:C=εS/4πkd 。其中,ε是一個常數,S為電容極板的正對面積,d為電容極板的距離,k則是靜電力常量。常見的平行板電容器,電容值為C=εS/d(ε為極板間介質的介電常數,S為極板面積,d為極板間的距離)。

電容值公式 電容值公式

電容的作用

1)旁路

旁路電容是為本地器件提供能量的儲能器件,它能使穩壓器的輸出均勻化,降低負載需求。就像小型可充電電池一樣,旁路電容能夠被充電,並向器件進行放電。為儘量減少阻抗,旁路電容要儘量靠近負載器件的供電電源管腳和地管腳。這能夠很好地防止輸入值過大而導致的地電位抬高和噪聲。地電位是地連線處在通過大電流毛刺時的電壓降。

2)去耦

去耦,又稱解耦。從電路來說, 總是可以區分為驅動的源和被驅動的負載。如果負載電容比較大, 驅動電路要把電容充電、放電, 才能完成信號的跳變,在上升沿比較陡峭的時候, 電流比較大, 這樣驅動的電流就會吸收很大的電源電流,由於電路中的電感,電阻(特別是晶片管腳上的電感)會產生反彈,這種電流相對於正常情況來說實際上就是一種噪聲,會影響前級的正常工作,這就是所謂的“耦合”。

去耦電容就是起到一個“電池”的作用,滿足驅動電路電流的變化,避免相互間的耦合干擾,在電路中進一步減小電源與參考地之間的高頻干擾阻抗。

將旁路電容和去耦電容結合起來將更容易理解。旁路電容實際也是去耦合的,只是旁路電容一般是指高頻旁路,也就是給高頻的開關噪聲提供一條低阻抗泄放途徑。高頻旁路電容一般比較小,根據諧振頻率一般取0.1μF、0.01μF 等;而去耦合電容的容量一般較大,可能是10μF 或者更大,依據電路中分布參數、以及驅動電流的變化大小來確定。旁路是把輸入信號中的干擾作為濾除對象,而去耦是把輸出信號的干擾作為濾除對象,防止干擾信號返回電源。這應該是他們的本質區別 。

3)濾波

從理論上(即假設電容為純電容)說,電容越大,阻抗越小,通過的頻率也越高。但實際上超過1μF 的電容大多為電解電容,有很大的電感成份,所以頻率高后反而阻抗會增大。有時會看到有一個電容量較大電解電容並聯了一個小電容,這時大電容濾低頻,小電容濾高頻。電容的作用就是通交流隔直流,通高頻阻低頻。電容越大高頻越容易通過。具體用在濾波中,大電容(1000μF)濾低頻,小電容(20pF)濾高頻。曾有網友形象地將濾波電容比作“水塘”。由於電容的兩端電壓不會突變,由此可知,信號頻率越高則衰減越大,可很形象的說電容像個水塘,不會因幾滴水的加入或蒸發而引起水量的變化。它把電壓的變動轉化為電流的變化,頻率越高,峰值電流就越大,從而緩衝了電壓。濾波就是充電,放電的過程。

4)儲能

儲能型電容器通過整流器收集電荷,並將存儲的能量通過變換器引線傳送至電源的輸出端。電壓額定值為40~450VDC、電容值在220~150 000μF 之間的鋁電解電容器是較為常用的。根據不同的電源要求,器件有時會採用串聯、並聯或其組合的形式, 對於功率級超過10KW 的電源,通常採用體積較大的罐形螺旋端子電容器 。

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