科普:如果电容器阻断直流电,为什么还要在直流电路中使用电容器?

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简介: 如果电容器阻止直流,那么为什么它用于直流电路?问题不应该是为什么,而是如何!电容器在直流电路中有许多应用,如旁路、滤波、耦合和去耦。因此,利用这种阻隔直流和通过交流的特性,电容器可用于不同的应用。这取决于它连接到电路的方式、电容值、信号频率、电压和其他几个因素。

如果电容器阻止直流,那么为什么它用于直流电路?问题不应该是为什么,而是如何!电容器在直流电路中有许多应用,如旁路、滤波、耦合和去耦。因此,利用这种阻隔直流和通过交流的特性,电容器可用于不同的应用。这取决于它连接到电路的方式、电容值、信号频率、电压和其他几个因素。


例如,在整流电路中,与负载并联一个大电解电容来平滑纹波电压。另一种看待这个问题的方法是——由于电容器传递交流信号,脉动直流中存在的噪声或纹波被这个滤波电容器旁路到地面。由于它阻断了直流电,负载上的直流电压保持不变。

Image 15.png

以电容作滤波的全波整流电路

在上面的示例中,电容器的这种隔直流特性被用作主要优势。

电容器不会立即阻止 DC!

即使电容器直接连接到直流电源,它也需要一些时间才能充电。为了让它充电,电流必须流过电路。


Image 15.png

所以电流流过电路,当它充电到源电压电平时,不再有电流通过它。现在这个存储的电荷无处可去,这就是我们说电容器阻塞直流电的时候。

Image 15.png

电容器的这种瞬态特性用于创建延迟、定时、低通和高通电路。所以说如果电容器阻止直流那么为什么它用于直流电路并不是一个明智的问题。

请参见下面给出的 RC 电路。

一个简单的RC电路

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与电阻串联时,电容充电时间取决于电容值和电阻值。电容器两端的电压随时间变化,具体取决于 R 和 C 值。类似地,通过电阻器放电会在电容器两端产生不同的电压波形。

如果重复几次,根据充放电频率,R 和 C 可以创建一个简单的延迟电路,如果连接到脉动直流电,它会创建一个三角波形。

Image 15.png

电容器和电阻器还用于创建低通和高通滤波器。现在取决于首先连接的是哪个以及从哪里获取输出,形成了任一滤波器。

低通滤波器中的电容器

当连接在电阻之后时,电容器将高频信号旁路到地并允许低频信号通过。这是低通滤波器的基本原理。


Image 15.png

通过改变 R 和 C 值,可以实现不同的截止频率。这种类型的电路用于减少电路中的噪声和不需要的信号干扰。

高通滤波器中的电容器

当连接在电阻之前时,电容器阻止低频信号并允许高频信号通过。这是高通滤波器的基本原理。

Image 15.png

通过改变 R 和 C 值,可以实现不同的截止频率。这种类型的电路用于消除电路中存在的任何不需要的低频信号。

下面给出了一些使用电容器的其他应用:

  • 振荡电路
  • 作为能量存储元件并在电路需要时将其返回。
  • 浪涌旁路电路
  • 信号处理
  • 一些超级电容器模块正在电动汽车中使用

结论

出于各种原因,在直流电路中使用电容器。它们在允许交流电通过的同时阻止直流电的能力使它们成为旁路、滤波、耦合和去耦应用的理想选择。电容器的瞬态特性还允许它们用于延迟和定时电路。改变电容器和电阻元件的值可以为每个应用产生不同的结果。


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