这些电容知识你都知道吗?-电子发烧友网

电容是指保持电荷的能力。任何静电场都是由许多电容器组成的，当有静电场时就有一个电容器。电容用静电场来描述。一般认为，一个孤立的导体与无穷大形成电容，导体接地相当于连接到无穷大，并作为一个整体与大地相连。电容器主要具有以下四个功能：储能、滤波、旁路和去耦。
1.电容是充电和放电。如何使用电容器的充电和放电来理解滤波、去耦和旁路
电容器与直流电分离，并通过交流电流动，这很容易理解，但通过交流电时很难理解。只要理解通过交流电，就可以理解滤波、去耦和旁路。
电容是充电和放电，这很好，但交流电流的方向在正负方向交替变化，振幅也周期性变化。整个变化图像是一条正弦曲线。
电容器连接在交流电路中。由于交流电压的周期性变化，它也在周期性变化。电路中存在充放电电流。充放电电流与电压完全相同，只是相位比电压提前90度，这相当于通过电容器的交流电流。
与通过电阻的交流电不同，通过电阻的交流电流消耗电阻上的电能(热量)，而通过电容器仅与电源交换能量。充电时，电源会将能量发送给电容器，放电时，电容器会将电能返回给电源，因此电压乘以电流所产生的功率称为无功功率。
应该清楚的是，当电容器连接到交流电路时，流动的电子(电流)并不会真正冲过绝缘层，而是在电路中产生电流。这是因为在电路中，反向放电和正向充电方向相同。

而正向放电和反向充电是同一个方向，就像接力赛跑，一个团队跑完交流电的正半周，另一个团队接过接力棒继续跑完交流电的负半周。
如果你知道电容器与交流连接，那么你就可以理解交流分量被旁路到地上，滤波器就完成了。
2.如何分别使用旁路电容器、滤波电容器和去耦电容器?
这三个术语的电容器实际上是滤波器，但它们在不同的电路中使用，它们的术语和用法不同。
滤波电容器：这是我们通常在电源整流后使用的电容器。正是电容器将整流电路的交流电整流为脉动直流电，并通过充电和放电使其平滑。这种电容器一般是大容量的电解电容器，在微观层面。
旁路电容：用于滤除输入信号中的高频分量，主要用于滤除高频杂波。它通常由瓷电容器和聚酯电容器制成，容量小，在皮法级别。
去耦电容：以输出信号的干扰为滤波对象。去耦电容相当于电池。它可以用于充电和放电，这样放大的信号就不会因为电流的突然变化而受到干扰。其容量取决于信号的频率和纹波抑制的程度。
3.什么是耦合电容和去耦电容，它们的特性和功能是什么?
耦合电容用于传输交流信号。它在线路中连接。去耦电容用于去除无用的交流信号。一段连接在线路上，一端接地。

4.电容的作用是什么?什么是电容耦合和电容滤波?
电容器在电路中的十八项技能归根结底是两项!充电荷!释放电荷!
其特性就是通交流!隔直流!在电容器两端加上交流电压后，它将以电流的交流频率连续充电和放电!此时，电路中有相同频率的交流电!这是电容的开/关特性!
在频率合适的情况下电容对电路可视为通路!前级交流输出经电容就可传至后级电路!
而对直流来说它却是隔绝的!因为两端电压充至与电路电压相等时就不会再有充电电流了!
作用于前后级交流信号的传递时就是藕合!作用于滤除波动成分及无用交流成分时就是滤波!

审核编辑黄宇

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这些电源常用仿真软件，你都知道吗？

电源系统的建模仿真是电源开发过程中不可或缺的一环，它可以帮助工程师模拟电源系统，测试电源功能，验证电源方案可行性，优化电源电路设计，加速电源系统开发。选择一款合适的仿真软件至关重要，本篇将对在电源仿真中的常用软件为大家进行介绍。电源仿真 01 电源仿真电源仿真是指通过计算机仿真软件对电源系统行为进行模拟和分析。仿真软件利用数学模型和算法来模拟电路的工作过程，并通过计算得出电源系统的电路参数，便于工程师验证分析。电源仿真为电源系统开发带来很多便利： ▍电源的设计与分析：在电源方案制定过程中，可利用电源仿真手段辅助电源电路设计与分析，提升电源方案的制定效率与设计可靠性； ▍电源性能验证：在搭建实际电源系统前，可利用电源仿真对电源性能进行验证，降低电源系统制造的试错成本，有助于实际电源系统顺利搭建； ▍电源故障排查：电源仿真可用于排除工作不正常的电路，发现电源设计可能存在的故障，帮助工程师识别问题根源并快速解决问题； ▍电源优化设计：可以在仿真软件上进行电源性能优化方法验证，有助于提升电路的性能、可靠性以及效率。 02 仿真流程电源系统仿真大概可以分为仿真模型搭建、仿真参数设置、仿真模型运行以及仿真结果分析四部分内容。 ▍搭建仿真模型：根据电源的设计方案结合具体仿真内容在相应的仿真软件中搭建仿真模型。 ▍仿真参数设置：按照电源方案中对电气或电磁参数的设计对仿真模型参数进行设置。 ▍仿真模型运行：对仿真模型进行电源系统仿真，模型运行无误后，获得所需的电源参数。 ▍仿真结果分析：对仿真结果中关键电源参数进行分析，判断是否符合预期。仿真最重要的是搭建出符合实际情况的模型，并对仿真结果心中有数，它不能替代计算和分析，用做验证是合适的。在前文「LLC谐振变换器仿真建模与控制策略分析」篇中，我们采用MATLAB中的电路仿真软件包Simulink，对LLC谐振变换器电路进行了仿真建模，感兴趣的工程师们可以去回顾一下，这里就不赘述了。常用仿真软件在进行电源设备设计仿真时，会涉及到电路、电磁、热学、力学方面的仿真。电路仿真：通过仿真软件将电路的元件和连接关系转化为数学模型，有效地理解和预测实际电路的性能和行为。电磁仿真：将电磁场问题转化为数学模型，对电磁场的行为和相互作用进行模拟和分析。热学仿真：模拟热量在设备中的传递，帮助设计更有效的散热方案，防止过热。力学仿真：模拟材料在力作用下的变形和应力，确保产品设计的强度和耐用性。下面一起来认识一下这几类电源仿真的常用软件吧。 01 电路仿真软件 ▍ PSIM（Power Simulation） PSIM是Powersim开发的趋向于电力电子领域以及电机控制领域的电路仿真软件，支持开关器件高阶非线性行为模型和开关器件SPICE模型。软件运行速度快，建模能力好，比较适用于需要较长处理时间的模拟。 ▍ Matlab/Simulink Simulink是一个基于MATLAB的多域模拟和模型设计软件，内置大量封装好的电源IC中常见的底层数模逻辑控制模块，并附带众多专门针对电源应用的器件建模和分析模组，配合MATLAB的其他工具可进行复杂的建模和数理分析。软件仿真精度高但仿真速度较慢，适合复杂数字控制与逻辑功能的实现。 ▍ Pspice Pspice是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件，可用于模拟各种类型的电源电路。软件提供了直观的用户界面并可以自行建立元器件及元器件库，仿真结果精度高，但是仿真速度较慢且软件中专门针对电源的分析工具不足。 ▍ LTspice LTspice是ADI公司开发的一款电源仿真软件、原理图采集和波形观测器，为改善模拟电路的仿真提供增强功能和模型。内置ADI公司的大量器件模型，并支持自定义模型的导入。 ▍ SIMPLIS SIMPLIS是由Designers of SIMPLIS Technologies开发的一种基于时域部分线性化技术的电源仿真软件，可进行电源系统的高效仿真，在闭环开关电源设计中使用广泛。 02 电磁仿真软件 ▍ ANSYS ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析软件。针对开关电源的仿真解決方案，ANSYS软件可以实现磁性部件性能仿真及电源电路系统性能仿真，从而在开关电源电路设计磁性器件性能优化、EMI噪声仿真方面提供帮助。 ▍ Saber Saber能够全面分析电源系统的各项指标如环路频率响应、功率管开关、磁性器件的工作情况。软件采用硬件描述语言(MAST)和单内核混合仿真方案，建立最精确、最完善的系统仿真模型。面向实际工程的复杂分析功能十分全面，但仿真速度慢。 03 热学仿真软件 ▍ ICEPAK ICEPAK软件是由Fluent公司开发，专门为电子产品工程师定制开发的电子热分析软件，能够处理曲面几何，采用fluent求解器，集成在ANSYS中。 ▍ FLOTHERM FLOTHERM软件由Mentor Graphics公司开发，是一款专门针对电子器件/设备热设计而开发的仿真软件，可以实现从元器件级、PCB板和模块级、系统整机级到环境级的热分析。 04 力学仿真软件 ▍ ANSYS Mechanical ANSYS Mechanical 是一款用于结构分析的仿真软件，集成在ANSYS中，能进行线性和非线性力学模拟，包括静力学、动力学和疲劳分析，适合解决各种工程结构问题。 ▍ ABAQUS ABAQUS软件是由达索公司开发，是非线性有限元分析软件，擅长处理复杂的工程问题，如材料的塑性、蠕变、疲劳等。以上就是本期为大家分享的常用电源仿真软件了。仿真软件可以帮助工程师快速预测和解决潜在问题，提升电源系统开发效率，降低研发成本。但电源系统仿真项目多样且各种仿真软件层出，选择仿真软件时，需要综合考虑项目需求、软件功能及软件易用性，从而实现高效仿真。

发表于 10-25 14:20