电容
电容器是储存能量的容器。 为什么电源不直接给负载供电:电源不稳定,需要电容缓冲;此外,电容可以增加电流的驱动能力。
电容的充电过程(直流)
!初始时间:关闭放电开关,释放电容器中的所有电;然后关闭开关,关闭充电开关,电容器开始充电,充电过程很快完成。 充电开关关闭时,电容电压为0,电路电流很大;充电后,电容电压为5V,等于电源电压,电路电流为0; 开始充电,电容器=短路;充电完成,电容=开路。
电容器的放电过程(直流)
当放电开关关闭时,电容电压为5V,放电电流最大;然后电压和电流逐渐降低,最终为0,表示电容放电已完成。
电容器的充放电过程(非直流)
电容的时间常数
1F物理含义:一个电容器,充电1库伦,获得1V电压为1F。 容抗X=1/wC/1/2πfC
电压变换实例(220V转为4-5V,20mA以下)
LED 限流电阻上电压要求为4-5V,电流20mA以下。220VAC(有效值)需要降压到4-5V,电容消耗215VAC215VAC除以20mA,电容器的阻抗为10.75Ω应用电容阻抗公式,C=1/(2π50*10.75KΩ)=296nf寻找接近电容器的330nf
注:电容充放电不会产生正负极反向。
电容器的基本特性:
①电容器两端的电压不能突变,电流可以发送突变;②通交流,隔直流;③通高频,阻低频;④电容电压滞后于电流;⑤电容刚通电瞬间,相当于短路;⑥随着频率的增加而降低容抗
电容的主要功能
①耦合 耦合在物理学中两个以上的系统或运动形式通过各种相互作用相互影响。电容耦合:交流信号的能量通过电容器从一个电路传输到另一个电路。耦合电容器:将交流信号的能量从一个电路传输到另一个电路的电容器。 根据容抗:X=1/wC/1/2πfC公式显示,信号频率f在某些情况下,电容值越大,容抗越小,阻碍信号衰减越小,耦合效果越好;电容值越小,容抗越大,阻碍信号衰减越大,耦合效果越差。 如果不必要的交流信号(噪声)叠加在我们需要的交流信号(有用信号)中,参数得当的耦合电容可以阻碍低于有用信号频率的低频噪声的衰减,减少干扰(无法消除);对于高于有用信号频率的高频噪声,耦合电容不能有效阻碍和衰减;为了消除干扰,需要在耦合电容的前后电路(如低通、高通、带通等)中添加适当的滤波电路。).即时C一定时,f越低,X电路障碍越大,降低低频噪声的效果就越大 ②旁路、去耦
旁路(Bypass)在电子学中,提供量绕过原来的高阻抗路径,从新的低阻抗路径传输提供了比原来传输路径阻抗更低的新路径。 去耦(Decoupling)在电子学中,表示不让能量通过一个电路传递到另一个电路。 两者的异同:本质都是“不让能量通过一个电路传递到另一个电路”。不同的是:旁路,有低阻抗的新路可走,就不走高阻抗的老路了,所以,不期望的另走他路了,阻断向后级传输;去耦,老路阻抗无穷大,走不通,又无新路可走,不期望的信号被直接阻断。 ③滤波 滤波器通常是过滤和选择波形。波形由一个或多个频率组成部分组成(傅里叶级数),过滤器是去除一些频率组成部分,不允许它通过,并保留一些组成部分让它通过。 电源网络中的滤波习惯称为滤波稳压电容,如整流电压输出滤波、开关电源输出滤波、LDO调节器输出滤波器等。 信号网络中的滤波电容称为滤波选频电容,如低通滤波、高通滤波、带通滤波、带阻滤波等。
电感
V=-L d_i/d_t :它反映了感应电势的大小和电流变化的速度
特别是在电路开关关闭或断开的瞬间,电流的瞬时变化会导致电路开关击穿 感抗:X=2πfL/wL,频率越高,感抗越高 电源激励频率:左为100Hz,右为1KHz
在上电路中,左是100Hz方波函数发生器,右为1KHz方波函数发生器。随着频率的增加,这意味着电感阻抗较大,因此可以在电感上分配更多的电压,而在电阻上分配的电压较少。另一方面,如果电阻为负载,则形成降压。BUCK可参考电路。 注:当储能和释能转换时,电感的正负极会反转。流经电感的电流不能突变,只能逐渐变大或变小