一、认识电容 1、储能能力 电容是电抗元件,其储存的能量称为静电能,理想情况下它自身不消耗能量
2、电容电压无法突变
![]() 3、交流电中电容电流相位超前电压相位90° 直流电中没有相位,而在交流电中,相位是反映交流电任何时刻的状态的物理量 交流电的大小和方向是随时间变化的,以正弦交流电为例:
因为电容电压是无法突变,所以电容电流相位一定超前于电压相位 通过上述两式可得,电容电流相位超前电压相位90° 4、通高频阻低频
频率越小,容抗就越大,信号就越不容易通过,所以通高频 5、通交流隔直流 电容是由两块平行板组成,看成是断路无法通过直流电。而交流电不停改变方向产生感应电荷从而产生电流,而交流电压仅在充满电时达到最大值,因此电容通交隔直 6、等效模型 实际情况下,制造电容的材料有电阻,电容的绝缘介质有损耗,表现为等效串联电阻ESR和串联等效电感ESL,所以电容真实的等效模型,应如下图所示:
7、自谐振频率SRF 当频率低于自谐振频率时,电容呈容性,以电容方式工作 当频率等于自谐振频率时,电容呈阻性,以电阻方式工作 当频率高于自谐振频率时,电容呈感性,以电感方式工作 8、单位换算 9、电容种类 (1)薄膜电容器 常用于安规电容 X电容,跨接在零火线之间,对差模干扰起到滤波作用 Y电容,跨接在火线或零线与地(PE)之间,对共模干扰起到滤波作用 (2)陶瓷电容器 贴片片状电容,ESR低,容值小,体积小,耐压低,成本低,常用于低压电路的滤波、隔直、去耦、储能 (3)铝电解电容器 非固态(液态)电解电容,ESR高,容值大,体积大,耐压高,成本低,内部电解质为液体易蒸发,高温环境下寿命低,温度特性差,常用于低高压电路的滤波、储能 (4)固态电容器 固态电解电容,ESR低,容值大,体积大,耐压高,成本高,内部电解质为固体,温度特性好,常用于低高压电路的滤波、储能 (5)钽电容器 钽(电解)电容,ESR低,容值大,体积小,耐压低,成本高,内部电解质为金属钽,失效后易引起爆裂燃烧 备注:上述仅罗列了常用的电容器,高/低/大/小都是相对而言,每种电容都有它独特的应用场景,如钽电容可以做到容值大,体积相对小很多,适合用于小型化产品 通用规律 ①同材质电容,一般容值越大,其体积就越大 ②同材质同容值电容,一般体积越大,其耐压就越高 ③电容ESR跟其材质、容值、体积、频率有关 ④电容成本受市场影响,不同材质电容可能存在较大波动 10、常见封装 陶瓷电容封装公制与英制 11、串并联 电容串联,等效容值变小,等效耐压变大
电容串联后的等效耐压计算需要分情况来看 1)若串联中每个电容的容值相等,其等效耐压为
2)若串联中每个电容的容值存在不相等,需要分成单独电容来看耐压值。先计算每个电容所能分到的电压,然后根据电压对比电容自身的耐压值来一一确定是否满足耐压 ① ② ③ ④联立上述三式可求解出,N为串联电容的个数,k为第k个电容 当N=2,k=1时, 当N=2,k=2时, 当N=3,k=1时, 当N=3,k=2时, 当N=3,k=3时, 当N=4,k=1时, ⑤通过计算出来的分压值与电容本身的耐压值做比较,以此判断电容串联后是否能满足耐压要求 电容并联,等效容值变大同时ESR会减小,等效耐压取最小值
二、DC-DC开关电源 1、BUCK-TPS54202
开关频率 规格书指出要求
瓷电容 下图为芯片内部框图,上下两管均为N-MOS,导通需要 ,
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