本文要点@@
在新手时期@@,你是否见识过电容器@@爆炸@@?曾经好奇心驱使@@,笔者在交流电中连上了一个电容器@@@@,结果@@“啪@@”的一声巨响@@,一缕蘑菇状的烟雾冒出@@,电容器@@的残骸四处飞溅@@。这是因为当时连的是极化电解电容器@@@@,而非交流电容@@器@@。那么问题来了@@,交流电容@@是什么@@?
1. 交流电容@@的概念@@
每个电子@@设计人员对电容器@@都不陌生@@。电容器@@由两块导电板组成@@,中间隔着一层电介质@@。电容器@@的结构使其能够在电压施加到端子时存储电荷@@。
交流电容@@定义了电容器@@存储电荷的方式@@
电容器@@存储的电荷量与施加的电压之比称为电容@@。电容的单位是法拉@@ (F),计算公式为@@:
C = Q/V
C 的数值越大@@,电容器@@在施加电压时能够存储的电荷就越多@@。在直流和交流电路中@@,电容值都是电子@@设计人员的关注对象@@。不过@@,在这两种电路中@@,电容器@@的行为有所不同@@。
2. 电容器@@在交流电路中的行为@@
当非极化电容器@@连接到交流电源时@@,电容器@@就像一个闭合电路@@,但会改变电压的相位@@。当交流电源接通时@@,正循环将从一个端子对电容器@@充电@@,直到电荷量等于电压@@。
一旦交流电压达到峰值并下降@@,电容器@@将开始放电以维持电压恒定@@。在这一阶段@@,电流从电容器@@流向不同的方向@@。
当交流电压转为负值时@@,将反过来对电容器@@充电@@。这一过程一直持续到负电压将电容器@@充满电为止@@。一旦电压达到负峰值@@,电压值就会上升@@。交流电容@@器的放电循环由此开始@@。
只要施加交流电源@@,放电循环就会持续进行@@。绘制电压和电流值时@@,会发现电流以@@ 90° 的相位领先于电压@@。如下图所示@@:
在设计带电容器@@的交流电路时@@,电容并不是唯一需要关注的变量@@。除了交流电容@@@@,还需要了解电容电抗@@。
理想电容器@@在存储电荷时不会漏电@@。然而@@,由于存在一定的电阻@@,实际电容器@@确实存在一定的漏电@@。电容器@@中的电阻称为电容电抗@@,计算公式为@@:
XC = 1/2πfC
电容电抗与交流电压频率和电容值成反比@@。后两个参数的数值越大@@@@,电抗越小@@,漏电就越多@@。
3. 电容器@@在交流电路中的应用@@
交流电容@@器在电子@@设计中十分常见@@,可用于分相感应电机@@,以提高@@效率和改善次级绕组的相移@@。比如说@@,水泵和空调中通常会用到交流电容@@器@@。
空调中的交流电容@@器@@
电源设计中也会发现交流电容@@器的身影@@。电容器@@有助于抑制噪音和调节电压@@。交流电容@@器能够存储和释放电荷@@,可提高@@电力传输的效率@@。因此@@,带电感负载的系统也能从交流电容@@器中受益@@。交流电容@@器还有助于校正功率因数@@,补偿电感负载造成的电流滞后@@。
在设计带交流电容@@器的系统时@@,需要使用可靠的软件对交流电容@@器的行为进行仿真和分析@@,能够让设计工作事半功倍@@。
Cadence PSpice Simulator 提供精确的模型和仿真@@,其中数量达@@35,000 +的模型库涵盖广泛@@,可帮助我们确保各类型电容器@@在交流电路中发挥正常功能@@。
PSpice 的仿真分析结果@@达到了业界黄金标准@@,通过定义组件公差分析@@、可制造性@@、灵敏度等功能和与@@MATLAB/Simulink的联合仿真@@,PSpice 能准确提供设计人员所需的信息@@,确定设计下一步的发展方向@@。
本文转载自@@:Cadence楷登@@PCB及封装资源中心@@