1.电容的构成与应用原理:电容的构成是两个极板,极板之间可以承载电荷,所以电容本质上是一个电荷的容器。
电容由于封装和加工问题,不得已会产生寄生的电感和电阻参数【这个后期会详细讲】,今天咱们主要分析电容的特性,分析在直流电源给电容充电过程中电容的各个阶段的状态。
2.电容的工作阶段分析:电容从供应商制造出来,必然是不带电荷的,也就是电容的初始状态(无电荷存量),而我们设计者,在使用电容构成电子产品后,也是无电荷的,当我们把产品的电源接上到产品使用完断开电源恢复没电的过程中,电容会经历如下几个过程:【过程1:充电阶段,过程2:满电阶段,过程3:放电阶段。
】这里把电容的公式【初始电荷为0】写上,提醒大家别忘记电容还有公式,每一个阶段也是有理论计算相支持的。
电容充电电路图:电容放电电路图:电容充电公式:其中Uc(t)是电容工作过程中的每个时刻电压。
V1是充电电源电压。
exp是指数形式。
电容满电公式:电容放电方式:电容充电和放电响应,其衰减快慢与 RC 有关。
τ=RC 为一阶电路的时间常数,它的大小反映了电路过渡过程时间的长短。
电容的另外两个基础公式,可以计算充电时间,以及和电容相关的掉电保持时间:这里通过电容C和充电电压dU可以计算电荷量dQ,再通过电荷量dQ/支路消耗的电流I,就可以得到充电(放电)时间dt。
【注意:电容在充电时,当做负载看待,电容在放电时,当做电源看待】3.电容的充电,满电与放电阶段分析与仿真示意图:时刻1-电容无电荷,初始状态电压为0,下一时刻进入充电状态;时刻2-电容两端开始充电,进入充电状态,电压随之从0升高;时刻3-电容两端电荷充满,电压不变,进入满电状态;时刻4-电容两端此刻开始电荷放电,电压降低,进入放电状态;时刻5-电容两端电荷放电完毕,电压降为0,进入初始无电荷状态;【时刻1-3是充电阶段,时刻3-4是满电阶段,时刻4-5是放电阶段】【对比记忆:假设水池里有2个水龙头,水龙头1注水,水龙头2放水,这架构很相似,同样是三个阶段】阶段1:水龙头1打开给水池注水到满了,水平面上升;阶段2::保持满水状态;阶段3:水龙头2打开给水池放水,水平面下降,直到水池无水。