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电容和电感(自总结)

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。

电容器充电过程(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; 即开始充电,电容器=短路;充电完成,电容=开路。 在这里插入图片描述

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215VAC 215VAC除以20mA,电容器的阻抗为10.75Ω 套用电容阻抗公式,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 在物理学中,耦合是指两个或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,在信号频率F的情况下,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,参数合适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(不能消除);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;消除干扰,适当的滤波电路(如低通、高通、带通等)需要添加到耦合电容的前后电路中。即使C是一定的,f越低,X越大,对电路的阻碍作用越大,这就就可减少低频的噪声】 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,不允许能量通过一个电路传递到另一个电路。 两者之间的区别:本质上是不要让能量通过一个电路传递到另一个电路。区别在于:旁路,低阻抗新路可以走,不要走高阻抗老路,所以,不期望另一条路,阻断向后传输;耦合,旧路阻抗无限,不能走,没有新路可走,不期望信号直接被阻断。 ③滤波 一般来说,滤波器是过滤和选择波形。波形由一种或多种频率成分组成(傅里叶级数可知)。滤波器是去除一些频率成分,防止其通过,并保留一些成分让其通过。 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 :它反映了电感上感应电势的大小和电流速度 

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

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