使用最普遍的无源元件之一是几乎所有电子设备中都有的电容器。电容器在电路设计中具有许多基本应用,为设计人员提供灵活的滤波器选项,降噪,电源存储和传感功能。
过滤应用
结合电阻器,电容器通常用作频率选择滤波器的主要元件。可用的滤波器设计和拓扑结构很多,可以通过选择合适的元件值和质量来定制频率和性能。一些类型的滤波器设计包括:
- 高通滤波器(HPF)
- 低通滤波器(LPF)
- 带通滤波器(BPF)
- 带阻滤波器(BSF)
- 陷波滤波器
- 全通过滤器
- 均衡滤波器
去耦/旁路电容器
电容器通过保护敏感微芯片免受可能导致异常行为的电源信号上的噪声,在数字电子设备的稳定运行中发挥关键作用。本应用中使用的电容器称为去耦电容,应尽可能靠近每个微芯片放置,以便最有效,因为所有电路走线都充当天线并会从周围环境中吸收噪声。去耦和旁路电容也用于电路的任何区域,以减少电噪声的总体影响。
耦合或直流阻塞电容器
由于电容器能够在阻断DC的同时传递AC信号,因此它们可用于分离信号的AC和DC分量。电容的值不需要精确或准确用于耦合,但它应该是高值,因为电容器的电抗驱动耦合应用中的性能。
缓冲电容器
在驱动高电感负载的电路中,例如电动机或变压器,当存储在感应负载中的能量突然放电时会发生大的瞬态功率尖峰,这会损坏元件和触点。使用电容器可以限制或抑制电路上的电压尖峰,使操作更安全,电路更可靠。在较低功率电路中,可以使用缓冲技术来防止尖峰产生不期望的射频干扰(RFI),这可能导致电路中的异常行为并且导致难以获得产品认证和批准。
脉冲功率电容器
在最基本的情况下,电容器实际上是微型电池,并提供除化学反应电池之外的独特能量存储能力。当在短时间内需要大量功率时,大电容器和电容器组是许多应用的优越选择。电容器组用于存储能量,用于脉冲激光器,雷达,粒子加速器和轨道炮等应用。脉冲功率电容器的常见应用是在一次性相机上的闪光灯中,其被充电然后通过闪光灯快速放电,从而提供大的电流脉冲。
谐振或调谐电路应用
虽然可以使用电阻器,电容器和电感器来制作滤波器,但某些组合也可以导致谐振放大输入信号。这些电路用于放大谐振频率的信号,从低压输入产生高电压,作为振荡器和调谐滤波器。在谐振电路中,必须注意选择能够承受组件看到的电压或快速失效的元件。
电容传感应用
电容式传感器最近已成为先进消费电子设备的共同特征,尽管电容式传感器已在各种应用中用于位置,湿度,液位,制造质量控制和加速。电容感测通过检测电介质的电容变化,电容器极板之间的距离变化或电容器面积的变化来检测局部环境的电容变化。
电容器安全
电容器应采取一些安全预防措施。作为储能元件,电容器可以存储危险的能量,即使电容器在相当长的时间内断电,也会造成致命的电击并损坏设备。因此,在对电气设备进行操作之前,最好先对电容器放电。
在某些条件下,电解电容器容易发生剧烈失效,特别是在极化电解电容器上的电压反转时。用于高功率和高压应用的电容器也可能因介电材料分解和蒸发而剧烈失效。