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電路中,如何確定要用多大容量的電容?


電容在電子電路中的用途有很多,其用途不同,選取方法也不同。譬如,諧振電路中的電容,都是根據所需的頻率,用公式計算出電容量,而電源濾波電容一般都是根據經驗及負載電流的大小來選取電容量。由於提問者問的太寬了,這裡不可能逐一回答各種電路中電容量的選取,下面我們只介紹一下最常用的電源電路中的濾波電容的選取方法。

▲ 橋式整流濾波電路及其輸出電壓波形。

上圖為常用的橋式整流濾波電路的原理圖。圖中RL為負載,C為濾波電容。這個電路中,若不加濾波電容C,則負載RL兩端的電壓的波形如右圖虛線所示,為脈動直流,其大小是在不斷的變化。加入濾波電容C後,RL兩端的電壓變得比較平滑、穩定。一般情況下,在一定範圍內濾波電容C越大,RL兩端的電壓越穩定,當電容C的容量達到一定值之後,再增大其容量,濾波效果就不那麼明顯了,故濾波電容C的容量也不是越大越好(一般濾波電容越大,其體積也就越大,價格也就越高)。

在整流濾波電路中,濾波電容C的大小一般都是根據負載的性質及其工作電流的大小來選取的。①、若負載是一個工作電流只有數十mA的指示燈,其對供電電壓波形要求不高,一般選用100~220μF的電解電容即可;②、若負載電流在100mA左右,濾波電容可用220~470μF的電解電容;③、若負載電流在0.1~0.5A,用470μF或680μF的濾波電容;④、若負載電流在0.5~1A,則選用1000μF的濾波電容;⑤、若負載電流在1A左右,選用2200μF的電解電容;⑥、負載電流在2A左右,則選用4700μF的電解電容。

順便說一下,由於大容量的電解電容,大都是作為電源濾波使用,其對電容量要求並不是很高,故市場上能買到的大容量的電解電容就那麼幾種常用的標稱值。譬如,負載電流在1A左右的整流電路,一般選用2200μF的鋁電解電容,若想選用一個容量大一些的電解電容來提高濾波效果,那就只有選用3300μF的電解電容了,因為像2400μF、2700μF的電解電容市場上很難買到。

▲ 2200μF/35V鋁電解電容的外形。

上圖為2200μF/35V的鋁電解電容。這種電容是有極性的,新的鋁電解電容,其引腳短的為負極。使用電解電容時,正負極不要接錯,否則很容易損壞之。另外,作為濾波的電解電容,在選用時,其耐壓值要比該電容兩端的最高電壓至少要高1.2~1.5倍。

▲ 100nF的瓷片電容。

由於鋁電解電容的高頻濾波效果很差,對於一些給IC供電的電源電路,為了使IC能夠穩定可靠的工作,一般都在鋁電解電容兩端並聯一個100nF左右的瓷片電容來對各種高頻雜波進行濾波。

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電路中如何確定要用多大的電容?這個話題真的是比較大,不同的應用要求不同,比如整流電路中起平滑作用的電容、阻容降壓電路中電容、去耦電容、濾波電容等等,這些應用的電容選擇方法都不同。本文也不可能全不介紹,所以這裡挑一個具體的應用場景對其進行探討。

在變頻器電路中,需要對電機的相電流進行檢測,如過是在Shunt電阻上採樣,那麼這裡的信號波形為階梯波形,不過信號中有很大的干擾,進入單片機前需要做濾波處理,這裡就以這樣的應用討論濾波電容如何選取?

將以上應用作一般化處理,電路圖如下

Vin(t)是帶有雜訊的信號,R、C構成RC濾波器。

以下內容摘自我2018-2-25發的頭條文章《低通濾波中RC時間常數設定,我是這麼思考的》,更詳細的介紹可以閱讀此文

當Vin(t)為階躍信號時,且當時間為3倍RC時間常數時,Vout(t)為輸入電壓Vin(t)的95.02%,而當時間為5倍RC時間常數時,Vout(t)為輸入電壓的99.33%,基本與輸入電壓Vin(t)相等。假設輸入電壓Vin(t)的波形如下圖所示,該電壓信號為占空比為20%,頻率為10KHz(周期T=100us)的矩形波,同時在上升沿和下降沿疊加了高頻振蕩干擾雜訊。

為了濾除干擾,並使波形儘可能小的畸變,則一階RC低通濾波電路的時間常數不應過大,否則波形將發生大的畸變。現在要求經過濾波後的信號從低電平上升到95%高電平的時間小於整個高電平時間的25%,即

tr < 0.25*0.2*100 = 5us

因此RC時間常數小於tr的1/3,即

RC < 1.67us

當取R=1K C=1.67nF時,濾波效果如下

以上是我對這種應用時電容選取的思考,如有不足之處請指教!


電源濾波分弱電,(電壓幾十伏以下,功率幾十瓦)強電(電壓300伏到幾千伏。幾十千瓦到幾千千瓦)通常強電分單相整流,三相整流。兩者紋波頻率不同,選擇濾波電容的微法數不同(計算公式省略)。通常單相濾波電容選400~600Id= μF。三相整流濾波133~200Id= μF


這樣問問題會被打死的,電容的種類就有好多種,不同的電容在電路中的作用也不一樣,例如:與無源晶振搭配的電容值可以計算出網上有公式;電源濾波電容一般一個大容量的電解電容(理論是越大越好)+小容量的瓷片電容(0.1uf)進行高低突波的濾波…還有微積分電路中用到的電容也是可以計算的,


如何選電容,主要在平時多觀察或維修時多注意,什麼電路,什麼地方都用多大的電容,什麼型號的電容,比如電視機電源整流濾波,老式21英寸顯像管的400V100uf 25_29英寸的150uf即可,34英寸的,150_220uf都可。相差不多的電容都可以用,但是如果不考慮成本,或者相近的電容沒有。比如400V100uf用很大的400V220UF代替時,要看整流橋和電路串聯電阻功率是否夠大,不大不妨一起更換一下。。液晶電視,較省電,大多含PFC電路提高效率,所以容量可以略小些,但電壓必須至少450V的。電源濾波夠用就好,莫要容量值求大,實際增大看不出對其它電路有什麼多出的保護,看不到多出來的實際效果就是浪費。開關電源穩壓輸出的濾波也是如此,除了聲音場供電及輸出電路可以大一點,其餘100_220UF即可,感覺電容太大,電損耗也加大,電容也越熱,越容易起包損壞。集成塊信號間耦合100uF左右即可,干擾消除,高頻耦合,1000pf,2200pf用的最多,音頻輸入4.7uF 10uF都可。頻率震蕩,必須嚴格安全圖紙或實際容量選擇。無論什麼電器,如果電容損壞,外觀看不了型號,要根據實際位置大致分析出所在位置大致電壓和容量,選電容耐壓可選高點,但千萬別低了。好多電路特別寬泛,只要不是電容乾涸或漏電嚴重,即使用一半的容量值代換,也能正常工作。只要不是電源穩壓電路,其它地方你用任何電容代換,幾乎都不會造成其它損壞(行振蕩,行逆程等震蕩電路必須和原圖紙一致,否則容易燒行管兒,場和聲音等輸出電容要大些,另外高溫部分,要選擇105攝氏度的電容。多積累即可…??????????


電路分高低壓,高壓電路用的較少,但低電路用得較多。每個電路都需要電源,那麼需濾波電容,看電源電壓大小,1000u至10000u,信號連接處需要耦合電容.103p至100u.退耦電容104p,每個地方需要的電容都不同,實際看電路應用,有需要的討區提問。


這個問題太廣泛,可以分幾個方面回答,首先先明確電容在電路中的用途,主要有濾波,退耦,耦合,諧振,RC電路,根據電路頻率容量大小差別很大。濾波電容,工頻幾十伏一般在幾百到幾千微法。上百伏以上幾到幾十微法。開關電源濾波幾到幾十微法。退耦電容音頻幾到幾十微法,高頻0.01-0.1微法。耦合電容音頻1-10微法,電子管機器0.01-0.1微法。高頻幾百到幾千pF 。諧振電容根據計算求得。


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