第二章 电容

一.什么是电容定义两个不能联通的导体中间有一块绝缘材料绝缘材料有一个耐压系数体积小能承受的电压低1.陶瓷电容/电解电容2.寄生电容定义自然界中存在的非人为控制的如下图所示这两个靓仔就是导体空气就是绝缘体所以这是个寄生电容。二.电容公式1.C:电容量介电常数电容两块导体之间的绝缘体S导体和导体之间的相对面积4K:看作常数d:导体和导体之间的距离注如果想要电容量C变大只有提高和S或者减小d2.:是时间常数电容电压上升的时间注可知电容充放电的情况R充电电阻和电容串联的电阻C电容值注通常一个值时间电容充电电压是电容两端电压的63%1K*1F1ms如上图所示一个值时间电容充电电压是电容两端电压的63%。是10*0.636.3V。两个值时间电容充电电压因该是10-6.3*0.632.331V。电容两端的电压就是6.32.3318.631V。三.电容特性特性电容两端的电压不能突变电压指的是电容两端相对电压有示波器的图形可知电阻两端的电压是突变的电容有一个充电的过程。T2-T1是1ms也就是一个小时间常数得到的电压也是6.27510*0.636.3V这块类容见上节电容公式小时间常数。四.电容的作用4.1 电容的电源滤波功能放电特性4.1.1 应用场景及原因应用场景以日常使用中的电脑为例子在电脑不使用时电脑处于待机状态功率较低。但是开启游戏是电脑的所需功率上声即对电流的需求突然升高。造成后果负载的阻值突然上升导致电源的反应时间不够电压下跌过一段时间之后再会上升。有可能会导致机器宕机。电压下跌负载阻值上升电感不让电流马上变小电感两端电压不能突变突变那一瞬间R 突然变大了但I 还是原来很大的电流没变按照 UIRR 突然暴涨 × 电流依旧很大线路内部电压疯狂升高电源扛不住、反应不过来外面负载电压直接被吸干、暴跌。4.1.2 解决电压暴跌办法当负载变化时电容可以在短时间内提供电流。4.2 上电延迟功能充电电特性4.2.1 芯片使能假设上图这个STM32芯片需要使能当引脚EN2.5V的时候---工作EN0.7V的时候---关机当有多个芯片是就需要注意上电顺序。(为什么需要上电顺序?)答因为芯片之间需要通讯比如TC2的芯片要传送数据给IC1但是。但是如果TC1先通电就无法接受数据。4.2.2 上电延时由图可知他们电容充满电后时3.3V2.5V满足开启电压。(电容值相同)但是IC1的10k*1F10ms但是IC2的100*1F0.1ms根据上述计算可知IC2的开启时间更快。4.3取平均值能有一个1hz的方波信号如下这个方波也就是占空比整体可以看作2.5V。在实际时间电路中可以通过RC电路得到平均值通过这样的电路最终电压会被稳定在2.5V4.3.1 理论分析4.3.1.1 当等于半个周期的时间100ms t1/5HZ0.2s200ms当电压为5V时电容开始充电5*0.633.15V但是电压再100ms下半个周期后电容开始放电3.15*0.631.9845V当放电1.9845V后开始第二轮充电此时的充电起始电压是3.15-1.9845V1.1655V注第二轮充电时5-1.1655*0.632.10735V再此基础上加上这轮的起始电量1.1655V第二轮充电的峰值因该是2.10735V1.1655V3.27285V。重点最后随着每次起始电量的增加充电的电量开始减少再被限定的周期内最后起始电量逐渐相同。4.3.1.1 增大电容当电容加大——值加大——冲放电速度减小——每一个周期电容两端的变化量减小变化幅值趋近相同五.电容自举升压原理如图所示开关闭合时通道A的电压是5v因为电容两端电压不能突变通道B是零伏。所以电容负极的电压上电是5故而电容正极也是5。闭合如图所示通道通道A和通道B都是5v。接上图断开后通道A的电压依旧是5v。通道b忽视再接上图通道A因为另一端突然变成5V但是电容两端的相对电压不能发生突变故而通道A变成10V。六.电容充电的脉冲电流问题100mΩ模拟电线的阻值因为电容两端电压不能突变所以再才上电的一瞬间iu/r12V/0.1Ω120A 这是一个超大的电流称之为脉冲电流。脉冲电流对电源的损害极大。下面将介绍三种解决脉冲电流的办法。6.1 加普通电阻减小脉冲电流因为电容两端电压不能突变所以再才上电的一瞬间iu/r12/101.2A但是电路中有了合适的电阻脉冲电流就被降下来了。坏处电路的损耗变高了。6.2 加NTC电阻减小电路整体损耗NTC电阻温度低阻值高温度高阻值低。当负载没开始工作温度是室温阻值偏高当负载开始工作温度上升阻值降低减少损耗坏处如果负载需要10A的电流时假设NTC的室温电阻时10Ωp*R100*101000w。功率变大。6.3 加NTC上加继电器一开始KM断开100Ω相当于NTC的室温电阻减小了脉冲电流。后面负载稳定电容达到了5v.KM就闭合电阻变小了脉冲电流同时也很小公率也会降下来。6.4 加电感这部分类容暂时不太懂等后续补充。记电容的内容就结束了比预计花费的时间比较多但还算乐在其中。加油你一定可以的。2026/4/20 江苏扬州