探索電容的原理和性質(zhì)，以分析電容在電路中的適當(dāng)數(shù)學(xué)模型。


(1)電容定義


電容決定：C=εS/（4πkd）


注意：電容C由電容器本身的結(jié)構(gòu)因素決定Q、U無關(guān)。


電容器是描述電容器儲存電荷能力的物理量。


4. Xc=1/（2πfC） （Xc 1


（2）電容一般結(jié)構(gòu)模型


電容器主要由金屬片、電介質(zhì)、導(dǎo)電聚合物組成。


1) 金屬片通常是正電荷在電路上積累的陽極一側(cè)；


2) 電介質(zhì)是隔離正負(fù)電荷流通的絕緣(不是絕對的)；


3) 負(fù)極通常是導(dǎo)電聚合物。


(3)電解電容內(nèi)的實(shí)物圖，拆解見識


有這樣的工作經(jīng)驗(yàn)，客戶的電線和電解電容器靠在一起，電容器的絕緣皮在高溫下熔化，電容器的鋁殼泄漏。供應(yīng)商的銷售經(jīng)理說，其中一個(gè)鋁殼與負(fù)極連接（我測量過它不是直接導(dǎo)通的，有2個(gè)V左右電壓，后來工作時(shí)外殼被電過)，第二根電線不要噴到電容器外圍，或者電容器要做兩層絕緣。后來找到了供應(yīng)商技術(shù)部長。部長建議電容器不允許高溫烘烤，即使可以正常使用，也要更換。PCB最好在焊盤上加絕緣墊片。


為了探索電容器的原理，拆除了幾個(gè)電容器，里面有化學(xué)味道，里面的結(jié)構(gòu)與圖2所示的基本相同。


(4)電容性質(zhì)


1.零電勢時(shí)，電容的陽極和陰極不帶電，呈中性。


2.當(dāng)有電位差時(shí)，高電位指向低電位（高至低流），正電荷不移動，電子從高電位移動到低電位。此時(shí)，由于電介質(zhì)絕緣阻礙了電容器陽極與陰極內(nèi)層之間的電子穿透，陽極的電子被驅(qū)趕通過電纜進(jìn)入陰極，陰極的電子被積累。此時(shí)，陽極呈正電，陰極呈負(fù)電。


3.電容器兩端的充放電時(shí)間加上電勢差，Uo=Ui-Ui*e^（-t/（RC）），RC是積分時(shí)間的常數(shù)。Uo=Ui*95%(估計(jì)95%-98%)是充足的時(shí)間，通常在工作中選擇3RC-4RC充滿電時(shí)間。這里軟件仿真充電為5.03ms = 5RC=5*1000*10，是5倍，放電時(shí)間是2.5倍。


4.電流超前電壓90°。（軟件：LTspice）


5.電容器兩端的電壓不會突變。電容器的充放電與電勢差有關(guān)。一旦充電飽和，電容器將不再充電（直接交叉），并通過不同的充放電形式輸出不同的波形。電容器充電過程不等于短路，充電后不等于開路


6.電容器的內(nèi)層結(jié)構(gòu)是絕緣的，但由于工藝性能、電介質(zhì)的極化效益和離子漂移，電容器內(nèi)部通過的電流較少，應(yīng)為電路上的漏電流。


7.電容器種類繁多，材料不同，有時(shí)電容器差異很大。


8.普通貼片電容的寄生電感主要由幾個(gè)方面組成:


（1）由于電容器需要通過引線與電路連接，由引線帶來的寄生電感;


(2)由于電極表面的電流，電流必然會帶來電感，使電極表面分布有串聯(lián)電感（ESL）;


(3)材料介電損耗引起的電感。


9.集成電路可視為等效電流或電壓源。為了降低噪音，電源網(wǎng)絡(luò)的阻抗應(yīng)盡可能小。在一定頻率范圍內(nèi)，增加去耦電容可以有效降低網(wǎng)絡(luò)阻抗。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，由于電容器固有的寄生電感和電阻，這些寄生參數(shù)會隨著頻率的增加而增加，特別是在高頻高速工作狀態(tài)下，電容器的退耦甚至?xí)?。通常，電容器越大，體積越大，寄生電感越大。為了降低電源網(wǎng)絡(luò)的阻抗，理想的去耦電容是電容值越大越好，寄生電感越小越好，體積越小越好，有利于靠近集成電路的電源和接地入口。


理論上，論上，電容器不產(chǎn)生或消耗能量。它是一種儲能元件。事實(shí)上，它是加熱的。不同產(chǎn)品的加熱量自然不同。我以前在烤箱的過程中測量過40攝氏度的溫度。


11.電容器可以提高效率和功率因數(shù)。LCC電路、拓?fù)渥儔浩餍孤┖碗娙萜骺梢孕纬芍C振電路，當(dāng)然，更多的電容器和電感器可以，看看如何計(jì)算。減少損失，提高效率，根據(jù)能量守恒和固定積分分析，如果在關(guān)閉過程中，如果電壓和電流是最小值投影到該區(qū)域，它們的面積將更小，損失將更小。如果在導(dǎo)通過程中，如果電壓和電流是最大值投影到該區(qū)域，它們的面積將更大，能量轉(zhuǎn)換將更有效。其次，如感性負(fù)載、感性負(fù)載電壓先進(jìn)、電容電流先進(jìn)補(bǔ)償，最終使電壓和電流投影面積更大，減少不必要的無功功率，提高功率因數(shù)學(xué)理論100%滿足，但實(shí)際限制，經(jīng)?？吹疆a(chǎn)品為0.85。


12.電容器必須有泄漏電流，沒有電介質(zhì)是完全絕緣的。如果泄漏電流過大，可能會出現(xiàn)雪崩現(xiàn)象。如果電容器失效甚至短路，將使用前面的電路串聯(lián)3V/歐姆電阻阻抗匹配。


(5)電容放置位置不同，名稱也不同


1 去耦，在電源輸出端并聯(lián)一個(gè)合適的電容，就像水庫的緩沖一樣，可以大大降低負(fù)載波動對電源的影響，即退耦。


諧振電路由單片機(jī)外部無源晶振和負(fù)載電容組成，為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號。


3 移相，全橋ZVS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。


4 旁路，IC104或105電容器旁邊的電源。


5 濾波器、射頻電路、高頻信號串聯(lián)電容，如基本組成LPF、HPF、BPF、BEF濾波電路等。


6 儲能，超級電容斷電后保持續(xù)能。


等等。


(6)電容應(yīng)用


當(dāng)供能不足時(shí)，電流上升時(shí)，電壓會降低。


1、地和大地PE并聯(lián)電阻和電容。102、103 1KV 1M經(jīng)典配置。


2、104、105、106，放置位置優(yōu)先過濾高頻。


三、相位補(bǔ)償、功率補(bǔ)償?shù)取?br />

總結(jié)：

1.一般來說，電容器的內(nèi)部模型概念有兩個(gè)容器存電能，中間絕緣，理論上沒有電子通道，受電場影響。工作是一個(gè)充放電的過程。

2、充放電公式：Uo=Ui-Ui*e^（-t/（RC））。

3、Xc=1/（2πfC） （Xc是容抗）。