電容冷知識——電容溫度過低后的容量.doc

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1、電容容量電容轉(zhuǎn)換成電感新晨陽電容電感大全在濾波電路中我們會用到電容,剛才說過溫度過低的話容量會減少,那么為了防止壽命后期或者低溫造成容值減少達不到濾波效果,我們可以增加使用電容。但如果你不考慮電容的工作頻率的話,增加多少顆電容也是沒用的,在極端條件下電容會變成了電感,至于原因解釋起來有點多,感興趣的網(wǎng)友可以繼續(xù)看后面兩頁,如果只想知道結(jié)論,那就是:電路的工作頻率很高時,電感的效應(yīng)將蓋過電容的容性,讓一顆電容呈現(xiàn)感性,如果頻率繼續(xù)增加,感性也將繼續(xù)增加。這就是電容變成電感的解釋。對于鋁電解電容來說工作頻

2、率一般不會工作在超過800KHz以上的頻率?!   〈蟛糠謭D中樣式的鋁電解電容長一些的腳是負極,短腳是正極。如果切開一個電容你會覺得里面好像是一團致密的紙卷,就像……手紙。這卷“手紙”由3種不同的薄膜卷成,一種是正極鋁箔,一種是負極鋁箔,一種是絕緣層隔(隔開正負極)。卷好以后正極引腳接在正極鋁箔上,負極接在負極鋁箔上,有時電容外殼就是負極,所以負極也會接在外殼上。而凡是有金屬導(dǎo)線的地方都會存在電感,一般工程上按每英寸(2.5厘米)存在20nH(一億分之二亨利)估算。我們圖中使用的是插件式電容,即便插緊

3、在PCB上了,電容內(nèi)部從鋁箔到膠塞間仍然存在一段引腳,所以電感比那些貼片的電感要高。這些電感雖然很小,但到了一定條件下我們并不能忽略,這種電感在電容的模型中稱之為等效串聯(lián)電感(ESL)。圖中還有一行字:“所有部分都有電阻”,所以除了寄生在物理尺寸上的電感外,電容上還有電阻存在,而且在大部分工程設(shè)計或考察電容供應(yīng)商產(chǎn)品好壞時考慮這種電阻的效應(yīng)遠多于ESL,這種電阻稱之為串聯(lián)等效電阻(ESR)。結(jié)論:現(xiàn)實生活里的電容不止體現(xiàn)容性,還有寄生在物理尺寸上的電感和電阻。電容容量電容轉(zhuǎn)換成電感新晨陽電容電感大全新

4、晨陽    如不感興趣可以跳過這頁,這里更詳細的解釋了實際使用中電容呈現(xiàn)感性的原因。下方公式里各個符號的意義是:j為復(fù)數(shù)單位1(平方為-1),ESL的電感值為L,電容容值為C,ESR的阻值為R,ω=2πf,f是頻率,所以ω代表了頻率。在交流電電路中我們也試圖描述電路中元件對電流的阻礙作用,在直流電路中這種阻礙被稱之為電阻,交流電中稱之為“阻抗”。讓我們用交流電中常用的表達式寫出每個元件的阻抗。電感的單獨存在會讓電流落后電壓90度,用jωL表示;電容的單獨存在會讓電壓落后電流90度,用jωC的倒數(shù)表示。

5、電阻單獨存在時電壓和電流總是同步的,用R表示。如果電阻、電容、電感串聯(lián)的話,電流會落后電壓還是會領(lǐng)先電壓的變化?這個問題等于在問:這個電路是呈現(xiàn)容性還是感性呢?而這個串聯(lián)電路正好是我們所說的“現(xiàn)實中的電容模型”,他到底呈現(xiàn)出感性還是容性全靠上圖括號內(nèi)值的正負。我們來看括號里的內(nèi)容,ω增大(也就是頻率增大),第一項ωL會增大,第二項因為分母增大會變小,對于電容來說最初括號里的值是小于零的,隨著頻率ω增長,括號里的值會等于零,這時電容自身的容性剛好抵消了寄生電感的感性,如果電路的頻率繼續(xù)增加,這個電容就會

6、變成電感。比如鋁電解電容在1MHz頻率的電路中大都免不了呈現(xiàn)感性。下一頁說ESR的效應(yīng)?! ‰娙萑萘侩娙蒉D(zhuǎn)換成電感新晨陽電容電感大全這張圖是2009年老圖,圖中的電路是音箱輸出電路,圖中圈出了隔直電容。這個電容的容值300uF,40V耐壓,ESR為0.1歐姆?,F(xiàn)在我們換用一個ESR為6歐姆其他參數(shù)一樣的電容做對比,兩個電容輸出功率的曲線已經(jīng)標(biāo)在圖中??磮D說話。你會聽到在播放100Hz以下(低頻時)聲音時,不論使用哪顆電容輸出功率的差距都很小,也就是說音箱放低音時音量并沒有很大變化。但如果音箱在放高頻聲

7、音,比如1000Hz的聲音時(高頻時),采用ESR0.1歐姆電容的音箱音量遠遠大于采用ESR6歐姆的音箱。實際上1000Hz的音高是音樂中很常見的中高頻聲音,如不選用良好的電容,用這個音箱聽歌就好像沒有了高音區(qū)那樣。圖中采用ESR0.1歐姆的音箱比采用ESR6歐姆的音箱在播放1000Hz聲音時輸出功率相差4瓦,這4瓦就是熱損耗。有時ESR也會當(dāng)做一種特性使用,如果你就是不想聽高音,那么選擇ESR大的電容輸出就好。圖中舉的例子比較極端,因為你很難買到ESR高達6歐姆的電容,但ESR并不是一成不變的,鋁電

8、解電容的ESR隨著溫度變化非常大,在80攝氏度時大約只有室溫下的70%,在零下40攝氏度時它會增加50倍都不止,結(jié)合我們第二頁說的PC電源中大電容的情況,低溫下的高頻應(yīng)用對這些設(shè)備來說絕對是地獄一般。新晨陽電容    顯卡、主板上已經(jīng)開始使用鉭電容這種高端貨了,這種電容多用在頻率幾百KHz到幾MHz,電壓在30V以內(nèi)的電路中,尤其是對壽命要求較高的地方。從容量上看,1000uF對鉭電容已經(jīng)是邊緣上限值了,它并不能像鋁電解電容那樣做得很高(幾百萬uF)。鉭

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