电容充放电原理详解

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1 电容是一种以电场形式储存能量的无源器件。在有需要的时候，电容能够把储存的能量释出至电路。电容由两块导电的平行板构成，在板之间填充上绝缘物质或介电物质。图1和图2分别是电容的基本结构和符号。

当电容连接到一电源是直流电 (DC) 的电路时，在特定的情况下，有两个过程会发生，分别是电容的 “充电” 和 “放电”。

若电容与直流电源相接，见图3，电路中有电流流通。两块板会分别获得数量相等的相反电荷，此时电容正在充电，其两端的电位差vc逐渐增大。一旦电容两端电压vc增大至与电源电压V相等时，vc = V，电容充电完毕，电路中再没有电流流动，而电容的充电过程完成。 百度文库 - 让每个人平等地提升自我

2 由于电容充电过程完成后，就没有电流流过电容器，所以在直流电路中，电容可等效为开路或R = ∞，电容上的电压vc不能突变。

当切断电容和电源的连接后，电容通过电阻RD进行放电，两块板之间的电压将会逐渐下降为零，vc = 0，见图4。

在图3和图4中，RC和RD的电阻值分别影响电容的充电和放电速度。

电阻值R和电容值C的乘积被称为时间常数τ，这个常数描述电容的充电和放电速度，见图5。 百度文库 - 让每个人平等地提升自我

3 电容值或电阻值愈小，时间常数也愈小，电容的充电和放电速度就愈快，反之亦然。

电容几乎存在于所有电子电路中，它可以作为“快速电池”使用。如在照相机的闪光灯中，电容作为储能元件，在闪光的瞬间快速释放能量。

各部分电路详解

3.1.1 容量测量原理

要用数字电路来测量电容的容量可以把容量转换成相对应脉冲宽度，次脉冲用来控制一个电子开关，让固定频率的脉冲通过电子开关送往显示电路，即可达到测量显示的目的。如测量一个1pF的电容，将电容接入一个单稳态电路（如图3-2所示），此为NE555的典型应用。此电路的暂稳态时间即脉宽T=1.1×910×103×10-12=1.001×10-6=1μS基准频率取1MHz，其周期也是1μS，也就是说1μS的暂稳态时间即脉宽控制的电子开关能通过一个脉冲到达显示电路，即显示1pF。电子开关的开启由基准脉冲控制。测量其它量程电容容量的方法以此类推，只是测量电阻不同而已。本表分为三个量程，即第一档0pF—99999pF，第二档0.001μF—99.999μF，第三档0.1μF—9999.9μF。

3.2 电源电路

电源电路给控制电路及其它电路提供电源，电源设计是电路设计很重要关节，它的稳定与否涉及到电路否能稳定工作。由于本系统所用的一系列芯片的电源都是直流电源，而现实中用的都是交流电，故要把交流电整流成直流电，本设计运用的是桥式整流法把交流电整流成直流电，用LM7812实现稳压输出，从而满足系统的要求。

系统所用直流电源由三端集成稳压器LM7812组成的串联型直流稳压电源提供，如图3-4所示：

设计中选用了LM7812三端集成稳压器，提供+12直流电压，输出功率为15W。在整流之后采用了大容量的电解电容进行滤波，以减小输出电压纹波。但由于电解电容器在高频下工作存在电感特性，对于来自电源侧的高频干扰不能抑制,因此在整流电路后加入高频电容，可以进一步改善纹波。

这些电容应选用频率特性好的陶瓷电容或炭电容。通过电容滤波可以提高稳压器的稳定性和改变瞬态响应。稳压器的容量和调整范围留有充足的裕量。稳压器的输入电压应比输出电压大一些，取大于等于3V，由多抽头变压器T提供。三端稳压器全都加上了散热器，以增强工作的稳定性。

详解Buck电路的工作原理，输出电容及其他参数计

算

Buck变换器是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。工

作方式有CCM和DCM两种。Buck电路特点是效率高，可靠性好。工作效

率高，使电路中电压/电流波形的快瞬变化，产生电磁辐射干扰；元件布局和PCB布线难度较大；输出电压纹波比较大；电路复杂，成本高。

 从电路可以看出，电感L和电容C组成低通滤波器，此滤 波器设计 的原

则是使 us（t）的直流分量可以通过，而抑制 us（t） 的谐波分量通过;电容

上输出电压 uo（t）就是 us（t） 的直流分量再附加微小纹波uripple（t）

。具体怎幺算BUCK电路输出滤波电路参数呢？我们来一起看看吧。 

 buck电路参数：

 输出电压：20-30V

 输出额定电压：12V

 输出电压纹波：125mV（1%）

 额定输出电流：4A（额定功率48W）

 最大输出电流：6A

 开关频率：100KHz（10uS）

 输入电流最大波纹：30mA

 电压跌落：250mA（1uS内Io从200mA突变到4A）

 1.占空比计算

 Dmin=12/30=0.4

电容充放电原理详解

电容充放电原理详解

电容是电路中常见的一种元件，它能储存电荷并且能随时释放电荷。电容充放电是指在一个电容器内将电场能量储存起来，或将电场能量从电容器中释放出来的过程。本篇文章将详细介绍电容充放电的原理。

一、电容的基本原理

要了解电容的充放电原理，我们需要先了解电容的基本原理。电容通俗来说就是两个带有电荷的金属板之间隔一层介质，介质可以是空气、玻璃、金属氧化物等。电容器内部有两极，一个是正极，一个是负极，即两个金属板。当电容器处于充电状态时，带有正电荷的电子会聚集在一个极板（通常是负极），带有负电荷的电子会聚集在另一个极板（通常是正极），产生静电力将两个极板之间的电荷隔开，从而形成电场。

电容的储存能量就是通过电场的能量来维持的。当两个极板之间的电压增加时，就意味着存储在电容器中的电荷量也增加了，电能也随之增加。因此，电容具有储存电能的能力。

二、电容充电

所谓电容充电，就是指在一个电容器中充入电荷的过程。电荷流经电容器时，会将电荷聚集在极板上并形成电场。在充电开始时，电容器内部的电场强度逐渐增加。当电容器内部电场强度较强时，因为电容器上已经聚集有一定数量的电子，所以充电速度就会逐渐减缓，直至达到充满状态。

在电容充电过程中，电流从电源流向电容器，而电荷通过电容器极板进入内部并被储存。当电场达到一定的强度时，电容器的电势差就会增加，电荷聚集的速度也会增加，直到电容器内储存的电荷达到峰值，电容器就已经充满了。

三、电容放电

电容放电是指将电容器内存储的电荷释放出来的过程。当电容器处于充电状态时，储存在其中的电荷会在电场的作用下形成一个带有电荷的静电场。当电容器两端之间的电路被闭合时，电荷就开始流动，电荷从极板进入电路，随着时间的流逝，蓄积在极板上的电荷逐渐减少，电场的强度也会逐渐降低。

当电容器的电荷完全被释放后，其内部的电场强度就会减至零，极板上的电荷也会完全失去，电容器处于放电状态。在放电过程中，电能就从电容器中流出，经过电路产生功率，释放出充电时储存的电荷能量。