隔离电容是两个电路之间的隔离！但它还具有传输信号的功能。传输信号电容越大，信号损失越小，容量越大，有利于低频信号的传输。用于隔离电路中的直流电，只允许通过交流电的电容被称为隔离电容器。
什么是电容隔离原理？
电容器的结构是两个极板，中间隔着一层绝缘体，所以正常情况下电容器不会有电流通过(除非中间绝缘被击穿)。
在交流环境中，电源频率越大，角频率越高ω容抗越大，容抗越小，与其他阻抗忽略不计时，甚至可以认为是短路。在直流环境下，电源频率为0，ω接近无限小，容抗无限大，无直流电流通过。因此，交流电流可以通过电容器；不能通过电容器。电容器不能流通直流的外部性能是：当电容器连接到直流电路时，会有一个短的充电过程。当正负极板充满电荷时，即电容器两端的电压等于电源电压，没有直流再次流动，因此电容器隔离直流电流。
隔离电容的性能
隔直电容器通常串联在差分链路的每个数据线上，用途广泛。例如，它可以转换适合不同电压标准的逻辑器件的信号平均直流偏置电平。它可以保护发射器和接收器受上电序列不良造成的破坏性过载事件。可作为电路功能的一部分，检测线路断开。在所有这些应用中，隔直电路不得通过其数据损坏。
图1给出了一个典型的隔直电容电气模型，可以用串行链路串联。该模型显示了一个PCB输入和输出。事实上，电容焊接在连接输入输出线的焊盘上。在电气方面，图中用逻辑图取代了实际电容，其中包括三个主要部件，都是电容的标准电气模型。CBULK 标称电容表示元件。LSERIES 布局电感与焊盘、过孔和信号电流穿过电容体的任何部分有关。RSERIES 是元件的等效串联电阻。图1列出了一个普通EIA 0402尺寸6.3V典型的电容值。图中还包含了第四个元件CBODY。该元件表示实际电容体与所有其他相邻物体(包括参考面)之间的寄生电容。
图1 在.125 GHz时，CBULK和RSERIES阻抗可以忽略不计。LSERIES和CBODY最关键的值。
在任何电路分析中，第一步都是对电路阻抗做一个快速评估，看是否可以忽略掉任何元件。假设链接速率为6.25 Gbps，交错101010模式(频率等于3.125 GHz。图1列出了这个频率下四个模型元件的阻抗大小。
体电容和串联电阻的阻抗可以忽略不计；串联电感和寄生并联电容是主要组成部分。电路看起来像分布式传输线的梯形模型的稳定部分。电路的阻抗等于
当上升沿到达输入终点时，如果电路的体电容过大，串联电感过小，阻抗小于PCB电路表示简单的负脉冲。另一方面，如果电路串联电感过大，体电容过小，阻抗大于PCB电路的阻抗是一个简单的正脉冲。将电感和电容调整到正确的比率，电路几乎完全透明。这是隔直电容性能优异的秘密。
减少体电容的一种方法是在电容器下方的参考表面切割一个小的圆形孔，从而释放电容器，并略微增加串联电感。这两个结果都提高了电路的阻抗性。
模拟工程师可能会建议，在体电容和串联电感形成的串联谐振频率和3之前，可以主动降低体电容的值.125 GHz相适应。不幸的是，只有在窄带的情况下，这样调整体电容器才能获得好处，寄生体电容器仍然会产生反射。只要考虑串联电感和体电容，增加储能电容，直到其阻抗可以忽略。为了获得几乎理想的性能，这些元件可以平衡
隔离电容在逆变电源中的作用
全桥式主电路在弧焊逆变电源中具有输出功率大的优点，但全桥式主电路变压器容易偏磁！变压器磁心工作滞回线偏离中心零点，磁工作状态在正反脉冲过程中不对称。X$Y。抑制偏磁的方法有很多，如隔直电容法X0Y、变压器峰值电流控制法X&Y等等，其中直接电容法最简单，但由于缺乏具体的应用范围和抑制能力的详细研究数据，其抗偏磁效果不同，有些认为直接电容可以完全消除变压器偏磁，有些认为直接电容基本上没有抗偏磁能力等X“Y，有人认为隔离电容只适合小功率X1Y。为此，分析了隔离电容对偏磁的抑制作用，利用电路理论建立了全桥主电路的等效电路。通过对等效电路的解释和分析，得出了实际意义的结论，并通过计算机模拟验证了结论。
隔离电容抑制偏磁的原理
当整个桥逆变电路变压器偏磁时，变压器一次侧电压波形正负半波伏秒积不等，变压器磁心工作区单向饱和，导致励磁电流急剧增加。这种不平衡会随着时间的推移而积累。励磁电流可以大到烧毁变压器。隔离电容法抑制偏磁是将参数合适的电容串联到变压器一次侧，可以消除变压器一次侧电压波形中的直流成分。当单向伏秒积增大时，隔离电容会抑制产生的直流成分，全桥电路变压器偏磁会在一定程度上受到抑制。
在抑制变压器偏磁的过程中，隔离电容的电路分析
全桥逆变电源原理简图如图1所示。
最大磁心磁通偏移量
在全桥电路中，隔直电容抗偏磁过程是由功率器件饱和电压或导脉冲宽度不一致引起的二级过程。偏磁调整过程中存在最大磁通量偏移。最大磁通量偏移后，磁通量偏移量逐渐稳定在常数。最大偏移量的范围与电路参数有关。在设计过程中，只要合理选择电路参数和变压器磁心饱和磁通量，最大磁通量和最大工作磁通量之和小于磁心饱和磁通量，就可以避免变压器饱和，防止逆变失败。选择合适的隔离电容和磁心可以获得合适的最大磁通偏移。
隔离电容抑制全桥逆变器变压器偏磁计算机模拟分析
仿真软件是PSPICE电路分析软件，pwm芯片采用SG3525霍尔电流传感器用电容控制的电压源模型代替，取样后反馈SG3525全桥电路采样时间1ms，小给定电流80A)，如图2所示。在模拟结果中，正负半波电压严重不平衡，变压器偏磁，导致变压器励磁电流增加，严重烧毁。图3显示了相同条件下的隔离电容10nf变压器一次侧电流的波形，正负半波基本对称，抑制变压器偏磁。从两张图中可以看出，变压器一次侧加10nf隔直电容后，正负脉冲平衡模拟结果与理论分析一致，隔直电容的存在确实抑制了偏磁。如果隔直电容器足够小，就有能力阻挡大多数直流成分的通过，平衡变压器正负伏秒积。瞬态分析结果显示效果相当明显
全桥电路逆变器变压器一次侧有隔离电容，给定电流小，隔离电容100nf瞬态分析结果(采样时间0-1ms)如图4所示。
可见有1000nf变压器一侧的磁心工作状态比没有隔直电容器时有所改善，但效果不理想。一侧电压伏秒积的不平衡仍然存在，变压器仍然可能被烧毁。因此，当采用隔直电容法防止逆变器变压器偏磁时，如果隔直电容过大，会影响抑制偏磁的效果。上述模拟结果与之前的理论分析一致。
隔离电容对输出功率的电路分析
当忽略变压器泄漏的影响时，对整个桥梁主电路变压器进行等效转换，如图5所示。电压源为540V方波电压，等效电路是一级电路
在逆变过程中，隔离电容的初始电压和IGBT管道电压降相反，因此电压源充电过程分为两个阶段。第一阶段是放电反向电压。由于电场方向与电流方向一致，电场与电荷移动方向相同，此阶段t极短，可以忽略不计。第二阶段是电压源充电电容器的过程$.取决于时间常数RC，也就是说，直电容的大小。
隔直电容为10NF时隔直电容器两端的电压如图6所示。逆变频率为20时KHZ、逆变脉冲宽度为25μs。从图中可以看出，当隔直电容为10时nf平均电压接近540V，电容器两端电压为6μs时就接近540V，隔直电容为100nf当时，两端电压约为30μs才接近540V，100nf隔离电容两端平均电压明显小于100nf隔直电容器两端的平均电压。反向导通分为两个阶段。在第一阶段，由于没有电场的影响，正电荷很快被电源的直流电压中和。这个时间很短，可以忽略不计；第二阶段是电容充电过程，电压按指数增加，直到下次
反向脉冲的到来。IGBT的ce间电压μ2=540-μ1。
所以电容越大，IGBT平均电压越大，IGBT与变压器一次串联，变压器一次侧线圈平均电流越大，输出功率越大。因此，由于电容时间常数的影响，IGBT导通时间小于给定时间，从而影响变压器的输出功率。
如果没有隔直电容，给定2000A电流全桥逆变电路的瞬态分析(0-0.5ms)如图7a所示。图中粗线表示IGBT驱动电路波形，由于给定电流大，脉冲宽度最大，斜线是输出电流的瞬态波形，电流达到数百安培，变压器一侧脉冲宽度也很大，空比与驱动电路波形一致，电源输出功率大。加隔直电容10μ大给定电流200A全桥逆变电路的计算机仿真结果如图7所示b所示。粗线表示驱动波形，图7a相比之下，由于隔离电容的存在，变压器一次侧的占空比远小于驱动信号，导致二次侧输出电流较小，仅为20A左右。隔离电容的存在严重影响了输出功率，与上述电路分析计算结果一致。
从图中可以看出，由于隔直电容器的存在，有效脉宽降低。在隔直电容器的作用下，如果电容器的时间常数相对较小，则会使IGBT与变压器一次侧脉冲的振幅脉宽降低，变压器的输出功率降低，模拟结果与理论分析一致。
A.隔直电容对整个桥梁逆变电路中的变压器偏磁有一定的抑制作用。电容越小，抑制效果越好。隔直电容对输出功率影响较大，隔直电容越小，IGBT脉宽越小，输出功率越小。
B.采用隔离电容的方法防止逆变电源变压器偏磁时，应合理选择隔离电容的参数，提高逆变电源的输出功率，确保变压器没有大偏磁。