要想了解電容器的功能用法,首先要理解它的結(jié)構(gòu)原理。
這是一個“實(shí)際”的電容器模型,在一個真實(shí)的電容器中,它不僅僅只有兩片金屬導(dǎo)體,還包含了等效串聯(lián)電阻(ESR)、等效串聯(lián)電感(ESL)以及絕緣電阻(Rp),它與我們理想中的電容器有著很大的差別。
首先我們認(rèn)為理想電容器兩端是“絕緣”的,而實(shí)際上呢?由于Rp的存在,電容器會漏電,漏電流的大小取決于絕緣電阻的大小,另外兩個寄生參數(shù)ESR和ESL,決定了它的適用場合。
RC延時電路
電容器C1在這里的作用就是存儲和釋放電能(充電放電),而電阻器R1則起到了調(diào)節(jié)電容器充電電流的大小;電阻器R2負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)電容器放電電流的大小(開關(guān)閉合,電容器充電;開關(guān)打開,電容器放電)。
從圖中的充電曲線可以看出,電容器從0開始直到充滿電需要一定的時間,這個時間差就是所謂的延時。利用這種延時,可以將開關(guān)閉合與打開時產(chǎn)生的抖動去除,或者是將一些頻率較高的干擾信號過濾掉。
這是電容器典型的濾波作用,本質(zhì)上也就是電容器充能現(xiàn)象的延伸罷了。延時的計算公式在我另一篇文章里有寫到,這里就不再詳細(xì)列出了。
隔直通交
這個概念比較好理解,電容器兩端的金屬導(dǎo)體是互相絕緣的,因此在電路中可以看成是“開路”狀態(tài),電流是無法通過電容器的。
但如果電流是交流的,也就是方向會動態(tài)變化,我們來看上面的電路圖,假設(shè)正電荷對電容器的正極充電,根據(jù)電場“異性相吸”原理,負(fù)電荷(電子)會在電場的作用下匯聚到電容的負(fù)極,形成“負(fù)電流”。
反過來,如果紅色箭頭代表的是負(fù)電荷,則藍(lán)色箭頭就會變成“正電流”,因此整個回路的電流方向就會與之前相反。
從單個電容器的角度來看,電流并沒有直接通過它的內(nèi)部,而是分成了“正電流”與“負(fù)電流”兩部分;但是從整個電路來看,電流已經(jīng)在閉合環(huán)路中走了一圈,這樣就等效于電容器被“直通”了。
儲存電能
在電源電路里面通常都能見到體積較大的電容器,這些儲能電容器相當(dāng)于一個大水庫,系統(tǒng)正常工作的時候負(fù)責(zé)儲存電能,一旦有大電流的請求,儲能電容C702與C703會同時參與放電,滿足系統(tǒng)的供電需求。
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