探索电容的原理和性质，以分析电容在电路中的适当数学模型。


(1)电容定义


电容决定：C=εS/（4πkd）


注意：电容C由电容器本身的结构因素决定Q、U无关。


电容器是描述电容器储存电荷能力的物理量。


4. Xc=1/（2πfC） （Xc 1


（2）电容一般结构模型


电容器主要由金属片、电介质、导电聚合物组成。


1) 金属片通常是正电荷在电路上积累的阳极一侧；


2) 电介质是隔离正负电荷流通的绝缘(不是绝对的)；


3) 负极通常是导电聚合物。


(3)电解电容内的实物图，拆解见识


有这样的工作经验，客户的电线和电解电容器靠在一起，电容器的绝缘皮在高温下熔化，电容器的铝壳泄漏。供应商的销售经理说，其中一个铝壳与负极连接（我测量过它不是直接导通的，有2个V左右电压，后来工作时外壳被电过)，第二根电线不要喷到电容器外围，或者电容器要做两层绝缘。后来找到了供应商技术部长。部长建议电容器不允许高温烘烤，即使可以正常使用，也要更换。PCB最好在焊盘上加绝缘垫片。


为了探索电容器的原理，拆除了几个电容器，里面有化学味道，里面的结构与图2所示的基本相同。


(4)电容性质


1.零电势时，电容的阳极和阴极不带电，呈中性。


2.当有电位差时，高电位指向低电位（高至低流），正电荷不移动，电子从高电位移动到低电位。此时，由于电介质绝缘阻碍了电容器阳极与阴极内层之间的电子穿透，阳极的电子被驱赶通过电缆进入阴极，阴极的电子被积累。此时，阳极呈正电，阴极呈负电。


3.电容器两端的充放电时间加上电势差，Uo=Ui-Ui*e^（-t/（RC）），RC是积分时间的常数。Uo=Ui*95%(估计95%-98%)是充足的时间，通常在工作中选择3RC-4RC充满电时间。这里软件仿真充电为5.03ms = 5RC=5*1000*10，是5倍，放电时间是2.5倍。


4.电流超前电压90°。（软件：LTspice）


5.电容器两端的电压不会突变。电容器的充放电与电势差有关。一旦充电饱和，电容器将不再充电（直接交叉），并通过不同的充放电形式输出不同的波形。电容器充电过程不等于短路，充电后不等于开路


6.电容器的内层结构是绝缘的，但由于工艺性能、电介质的极化效益和离子漂移，电容器内部通过的电流较少，应为电路上的漏电流。


7.电容器种类繁多，材料不同，有时电容器差异很大。


8.普通贴片电容的寄生电感主要由几个方面组成:


（1）由于电容器需要通过引线与电路连接，由引线带来的寄生电感;


(2)由于电极表面的电流，电流必然会带来电感，使电极表面分布有串联电感（ESL）;


(3)材料介电损耗引起的电感。


9.集成电路可视为等效电流或电压源。为了降低噪音，电源网络的阻抗应尽可能小。在一定频率范围内，增加去耦电容可以有效降低网络阻抗。然而，在实际应用中，由于电容器固有的寄生电感和电阻，这些寄生参数会随着频率的增加而增加，特别是在高频高速工作状态下，电容器的退耦甚至会消失。通常，电容器越大，体积越大，寄生电感越大。为了降低电源网络的阻抗，理想的去耦电容是电容值越大越好，寄生电感越小越好，体积越小越好，有利于靠近集成电路的电源和接地入口。


理论上，论上，电容器不产生或消耗能量。它是一种储能元件。事实上，它是加热的。不同产品的加热量自然不同。我以前在烤箱的过程中测量过40摄氏度的温度。


11.电容器可以提高效率和功率因数。LCC电路、拓扑变压器泄漏和电容器可以形成谐振电路，当然，更多的电容器和电感器可以，看看如何计算。减少损失，提高效率，根据能量守恒和固定积分分析，如果在关闭过程中，如果电压和电流是最小值投影到该区域，它们的面积将更小，损失将更小。如果在导通过程中，如果电压和电流是最大值投影到该区域，它们的面积将更大，能量转换将更有效。其次，如感性负载、感性负载电压先进、电容电流先进补偿，最终使电压和电流投影面积更大，减少不必要的无功功率，提高功率因数学理论100%满足，但实际限制，经常看到产品为0.85。


12.电容器必须有泄漏电流，没有电介质是完全绝缘的。如果泄漏电流过大，可能会出现雪崩现象。如果电容器失效甚至短路，将使用前面的电路串联3V/欧姆电阻阻抗匹配。


(5)电容放置位置不同，名称也不同


1 去耦，在电源输出端并联一个合适的电容，就像水库的缓冲一样，可以大大降低负载波动对电源的影响，即退耦。


谐振电路由单片机外部无源晶振和负载电容组成，为单片机提供时钟信号。


3 移相，全桥ZVS拓扑结构。


4 旁路，IC104或105电容器旁边的电源。


5 滤波器、射频电路、高频信号串联电容，如基本组成LPF、HPF、BPF、BEF滤波电路等。


6 储能，超级电容断电后保持续能。


等等。


(6)电容应用


当供能不足时，电流上升时，电压会降低。


1、地和大地PE并联电阻和电容。102、103 1KV 1M经典配置。


2、104、105、106，放置位置优先过滤高频。


三、相位补偿、功率补偿等。


总结：

1.一般来说，电容器的内部模型概念有两个容器存电能，中间绝缘，理论上没有电子通道，受电场影响。工作是一个充放电的过程。

2、充放电公式：Uo=Ui-Ui*e^（-t/（RC））。

3、Xc=1/（2πfC） （Xc是容抗）。