第二章硬件入门之电容

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一、电容是什么？

**电容（Capacitance）亦称作“电容量”，是指在给定电位差下自由电荷的储藏量，记为C，国际单位是法拉（F）。**一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上，造成电荷的累积储存，储存的电荷量则称为电容。

电容是指容纳电荷的能力。

任何静电场都是由许多个电容组成，有静电场就有电容，电容是用静电场描述的。一般认为：孤立导体与无穷远处构成电容，导体接地等效于接到无穷远处，并与大地连接成整体。电容（或称电容量）是表现电容器容纳电荷本领的物理量。电容从物理学上讲，它是一种静态电荷存储介质，可能电荷会永久存在，这是它的特征，它的用途较广，它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、滤波、补偿、充放电、储能、隔直流等电路中。

二、实际应用场景

常见电容：

1.陶瓷电容（无正负极之分）

常用于：谐振，滤波，耦合，去耦，旁路的电路中

下面图中的C12和C13，起振电容的作用

在PCB板上的芯片上，通常直流电源和地之间有很多 0.1uF非电解电容和 10uF的电解电容。

这些电容，目的是使电源线和地线之间为低阻抗，电源接近理想电压源。你要说是滤波作用也可以，但需要弄清楚是滤什么波。不是滤电源的纹波，而是某芯片电流发生变化在电源线上造成的纹波，使其不影响其它芯片。

1、旁路

如果Power受到了干扰，一般是频率比较高的干扰信号，可能使IC不能正常工作。

在靠近Power处并联一个电容C1，因为电容对直流开路，对交流呈低阻态。

频率较高的干扰信号通过C1回流到地，本来会经过IC的干扰信号通过电容抄近路流到了GND。这里的C1就是旁路电容的作用。

2、去耦

由于集成电路的工作频率一般比较高，IC启动瞬间或者切换工作频率时，会在供电导线上产生较大的电流波动，这种干扰信号直接反馈到Power会使其产生波动。

在靠近IC的VCC供电端口并联一个电容C2，因为电容有储能作用，可以给IC提供瞬时电流，减弱IC电流波动干扰对Power的影响。这里的C2起到了去耦电容的作用。

下面图中的C5，C6，C7，C8，起到旁路和去耦的作用，

2.铝电解电容

常用于：储能电路之中，为后端电路提供电流

贴片式

插件式

下面图片是在立创开源网站上找到的，XL4003E1降压模块
输入电压：5V-32V
输出电压：0.8V-30V【可调】
最大输出电流：4A！！！！！ （4A输出时得要些许散热呐）
效率高达95% 大占空比100%
模块由 XL4003E1 大功率型降压型直流电源变换器芯片制作的 可调 DC降压模块，外围元件少，低纹波，输入25V电压，输出12V情况下，效率可达到95%
下面图中的：C1，C3，是铝电解电容（起到：储能，滤波）为后端电路提供一个电压纹波平稳，输出大电流的作用

3.安规电容

常用于：~220V输入保护电路之中，或者是阻容降压电路之中

x电容

X电容通常被称为 “线对线” 或 “跨线” 电容，用来减少由交流电源的差模噪声引起的EMI/RFI。X电容跨接在火线和零线之间以过滤传导干扰、电压浪涌和电压瞬变引起的负面影响。X电容提供干净的交流信号给电路因此会受到所有交流线路变化的影响，如果超出电容的电压或功率阈值可能会造成危险。X电容由于特殊的设计，其失效模式为短路，过应力下产生短路触发断路器或保险丝断开。如果没有安装过电流保护装置或未做出反应，X电容将潜藏引起火灾的巨大风险。

Y电容

Y电容通常称为 “线对地” 或 “旁路” 电容，跨接在火线与地线之间以处理由共模噪声引起的EMI/RF。Y电容还可能因传导干扰、过电压浪涌和电压瞬变而受到交流线路变化的影响，如果超出电容阈值会导致电容故障并造成危险。Y电容的特殊设计与X电容不同，其失效模式为开路，导致电路会受到未滤波交流电源的影响。Y电容引起火灾的风险较低。

下图是：~220 输入转 12V和5V两路输出的电路设计，
图中：RV1是Y电容，CX1是X电容。 作用：过滤传导干扰、电压浪涌和电压瞬变引起的负面影响，减少由交流电源的差模噪声引起的EMI/RFI。

总结