电容的电路应用

电容的电路应用

1、陶瓷电容应用于滤波

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电源电路,负载电流较小时,可以使用陶瓷电容进行滤波。

C18电容起到滤波作用,因为负载电流比较小,所以可以用小容量的电容,比如经典的10uF、1uF、4.7uF都是可以的

滤波过程:右边负载开始工作时,会耗电,电流从0~100mA,这个电流是会变化的,相当于一个水龙头的出水量大小,中间的LDO相当于一个水泵,输出3.3V电压,与最左边的电源有电压差,假如没有滤波电容C18,则负载开始工作时,瞬间需要的电流较大,因为没有储能,电流需要直接从最左边的电源处流到LDO,此处需要消耗一定的时间,LDO再降压到3.3V,因为瞬间需要的电流大,但源头处电流又不能瞬间补上,所以Vout的电压会被拉低,可能会降到3V,待左边电流慢慢补上时,电压才升回3.3V,这样就会产生由3V到3.3V的纹波;

加上电容C18后,该电容相当于一个水槽,储能用的,当负载不工作时,左边电源经过LDO降压后给电容充电,待电容充满后其电压也达到了3.3V,当负载再次工作耗电时,此时电流就直接从电容流出,供给负载,(负载需要的电流越大,则电容的容量就要越大),由于有电容先给负载输出了电流,电源再补给上来,所以电压就不会被拉低,纹波就减小,起到滤波作用

2、铝电解电容用于滤波

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电源电路,负载电流较大时,有2A,使用铝电解电容进行滤波,为了降低ESR,提升滤波效果,需要并联陶瓷电容。

陶瓷电容很难做到大容量,所以需要容量大时则可使用铝电解电容

3、钽电解电容用于滤波

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GPRS模块电源管脚,在启动时瞬间电流可达2A,因为P = I*U ,在功率P不变的情况下,电流增大,那电压就会往下降,本来4V的电压可能会被拉低到3V,导致模块重启,所以需要加容量大点的电容作储能用

因此选择低ESR,高容量的钽电解电容,避免压降过大导致模块重启。

4、LC滤波

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PWM脉宽调制电源中,使用LC进行滤波,将PWM波形滤成直流电压,达到调压的目的。

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注意:

如果滤波只使用电容,上电瞬间,电源芯片内部NMOS管导通时,滤波电容C9瞬间充电电流很大,将烧毁内部NMOS管或出现短路保护,无法正常工作。

使用LC进行滤波,电感起到限制电流的作用,电感电流不能突变,很好的限制了滤波电容的充电电流,同时电感也是可以储能的,也可以起到滤波作用,构成LC滤波器。

D9是续流二极管,是因为加了电感才需要此二极管

5、储能电容

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电容C55给VOUT1提供能量缓冲,避免VOUT1负载电流变化时干扰VCC电源。可以把VOUT1比喻成水龙头,C55比喻成蓄水池,当瞬间打开水龙头时,蓄水池提供足够的水,不影响其他地方用水。

注意:

C55不能放在U12后面,如果放在U12后面,当U12关断时,电容给负载放电,放完之后电压就变为0V了,U12打开时,C55充电电流很大,会下拉VCC电压,同时,有可能烧毁U12

6、储能电容2

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C1作为U2储能电容,避免后面的数码管打开时,瞬间耗电较大影响3.3V电源。

3.3V电源可能会给主控单片机供电,因为P = I * U ,如果这里的数码管芯片瞬间启用电流大,则会拉低3.3V电源,造成单片机供电电压不足,可能会重启

7、储能电容3

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数字lC和单片机的电源管脚一般需要放置储能电容。

因为IC内部有很多开关信号,频率比较大,可能有100MHz,所以这里需要并一个小容量的电容C13

小电容:为高频信号(内部开关信号)提供瞬间能量,通常为0.1uF。因为高频信号是一瞬间开启,需要电压,然后又瞬间关断,小容量的电容充电快,放电也快,可以适应这些高频的供电需求;频率越高,电容越小。

大电容:为低频信号(内部外设耗电)提供能量

注意:

在IC供电的电路中,PCB布局时,电容与IC电源引脚要尽可能的贴近,尽可能让环路最小,这样辐射最小

8、自举电路

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利用电容C73的充放电特性构成自举电路,驱动芯片内部的功率NMOS管

芯片内部NMOS管开启时需要Vgs > V开启电压,源极s一般接到VCC,栅极g就需要通过电容,将电容的电压加到栅极g上,一般为4V ~ 10V,导通NMOS管

9、旁路电容

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C25为高频信号提供低阻抗回路,提高电源稳定性。

如果高频信号通过电阻R23流到FB,可能在电阻处会产生一些压降,影响反馈,加了电容后就从电容流过,影响较小

10、震荡电路

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电容C39、C52与晶体构成震荡电路,提供时钟信号输出。

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