电容的用途
电容种类繁多,应用甚广。笔者就以几个实例抛出问题,再举例着重讲述电解电容和瓷 片电容在电路中的储能、滤波和去耦等功能。
(1)使用吸尘器时收音机会出现“啪啦、啪啦”的杂音,原因是吸尘器的马达产生的 微弱(低强度高频)电压/电流变化通过电源线传递进入收音机,以杂音的形式出现,将这 种干扰称之为“传导干扰”。
(2)当摩托车从附近道路通过时,电视机会出现雪花状干扰。这是因为摩托车点火装
置的脉冲电流1产生了电磁波,传到空间再传给附近的电视天线、电路上。将这种干扰称之 为“辐射干扰”。
(3)冬天的时候,特别是在北方比较干燥的城市,晚上睡觉脱衣服时,经常会看到衣 服有“火花”,实际上这是“静电放电”现象,称之为 ESD。如果此时你用手触摸一些电子元件,说不定会电1击毁这些元器件,因为电压有 3~5KV 之高。电压随高,但电量很少,所 以对人体危害不大。
(4)开空调时,室内的荧光灯会出现瞬时变暗的现象,这是因为大量电流流向空调, 电压急速下降,利用统一电源的荧光灯受到影响,这种电压突然骤降的“浪涌”现象,称 之为 Surge。
在电源给电容器充电过程中的任一时刻,若电容器所带电荷量为q,则电容器两板间的电压U=qC。充电电流必然流经内阻r,设内阻r两端的电压为Ur,根据欧姆定律可知E电动势=U+Ur。所以不难想象,图6.12中斜直线上方的三角形面积,即为电源电动势做功QE电动势过程中被消耗在内阻r上而转变为焦耳热的能量。
问题解决了!在用电源给电容器充电的过程中,只能有一半的能量被电容器储存,必然有另一半能量消耗在回路的电阻之上。如果电容器储存的能量很多,则消耗在回路电阻上的能量也就同样的多。如果这部分能量全部消耗在电源的内阻上,则对电源十分不利,这也是在充电回路中另外增加限流电阻的原因。
至此,可能还有一个疑问:如果对电容器充电的能量利用率仅有50%,给使用电容器作为电源的电动汽车充电不是会浪费很多电能吗?要知道上面讨论的是用有固定电动势的电源给电容器充电的情况,如果给大容量电容器充电,应该使用可变电动势的电源,这样可以使充电的能量利用率大大提高。
正确选择滤波电容器的几要素
(1) 应根据电路要求选择电容器的类型。对于要求不高的低频电路和直流电路,一般可选用纸介电容器,也可选用低频瓷介电容器。在高频电路中,当电气性能要求较高时,可选用云母电容器、高频瓷介电容器或穿心瓷介电容器。在要求较高的中频及低频电路中,可选用塑料薄膜电容器。在电源滤波、去耦电路中,一般可选用铝电解电容器。对于要求可靠性高、稳定性高的电路中,应选用云母电容器、漆膜电容器或钽电解电容器。对于高压电路,应选用高压瓷介电容器或其他类型的高压电容器。对于调谐电路,应选用可变电容器及微调电容器。