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開關(guān)電源已逐漸進入我們的日常生活和生產(chǎn)中,它以節(jié)能,環(huán)保,性價比高等優(yōu)點,很快取代了以往傳統(tǒng)的那種既笨重效率又低的“線性電源”,很快被人們所接受。而電容器在開關(guān)電源中是重要且容易產(chǎn)生故障的元器件之一,而且故障現(xiàn)象不容易判別,使維修較為困難。本文就針對電容器在開關(guān)電源中的作用闡述其原理,常見故障分析以及維修方法。也是容易損壞的電器元件,在沒有特殊儀表儀器的情況下檢測電容器的好壞,可用以幾種方法:1、萬用表檢測法對于O。
1, 電容在開關(guān)電源中的作用
1.1 濾波
濾波是電容的作用中很重要的一部分。幾乎所有的電源電路中都會用到。濾波電容好比“水池”,將電能轉(zhuǎn)變成池中的水并能將水還原成電能。從理論上(即假設(shè)電容為純電容)說,電容越大,阻抗越小,通過的頻率也越高。但實際上大于1 uF的電容大多為電解電容,有很大的電感成份,所以頻率高后反而阻抗會增大。有時會看到有一個電容量較大電解電容并聯(lián)了一個小電容,這時大電容通低頻,小電容通高頻。電容的作用就是通高阻低,通高頻阻低頻。除顫器的核心就是這個耐壓5000V以上、70μF的電容器,它耐壓較高、容量較大,并且體積較小、重量較輕,因此需要精心設(shè)計和制造。電容越大低頻越容易通過,電容越大高頻越容易通過。具體用在濾波中,大電容(1000 uF)濾低頻,小電容(20 pF)濾高頻。
電容的選擇。選擇旁路電容和去耦電容時,并非取決于電容值和大小,而是電容的自 諧振頻率,并與所需旁路式去耦的頻率相匹配。在自諧振頻率以下電容表現(xiàn)為容性,在自 諧振頻率以上電容變?yōu)楦行裕@將會減小 RF 去耦功能。由于短路時流過電容器的電流很大,一般電容器都會爆裂或使其封口膠塞脹出。再看看常用的兩種瓷片電容的自諧 振頻率。
綜上可得,使用去耦電容重要的一點就是電容的引線電感。表貼電容比插件電容高 頻時有很好的效能,就是因為它的引線電感很低。
并聯(lián)電容。若有些電路中濾波效果不好,可以采用并聯(lián)電容的方式來增加濾波效果, 但不是隨意的增加并聯(lián)的個數(shù)或隨意放置幾個電容,這樣只會浪費材料。
濾波。濾波是將信號中特定波段頻率濾除的操作,是抑制和防止干擾的一項重要
措施,通俗點講就是將想要的留下,不想要的統(tǒng)統(tǒng)干掉。
舉一個現(xiàn)實生活中的例子,我們看到市售的整流電源在拔下插頭后,上面的發(fā)光二極管還會繼續(xù)亮一會兒,然后逐漸熄滅,就是因為里面的電容事先存儲了電能,然后釋放。當(dāng)然這個電容原本是用作濾波的。至于電容濾波,不知你有沒有用整流電源聽隨身聽的經(jīng)歷,一般低質(zhì)的電源由于廠家出于節(jié)約成本考慮使用了較小容量的濾波電容,造成耳機中有嗡嗡聲。這時可以在電源兩端并接上一個較大容量的電解電容(1000μF,注意正極接正極),一般可以改善效果。發(fā)燒友制作HiFi音響,都要用至少1萬微法以上的電容器來濾波,濾波電容越大,輸出的電壓波形越接近直流,而且大電容的儲能作用,使得突發(fā)的大信號到來時,電路有足夠的能量轉(zhuǎn)換為強勁有力的音頻輸出。汽車電容器的選擇方法是:1、根據(jù)電容器的品牌,選擇其內(nèi)部有效電阻更小的電容器,名1牌音響專用電容器將會使效果更好。這時,大電容的作用有點像水庫,使得原來洶涌的水流平滑地輸出,并可以保證下游大量用水時的供應(yīng)。
電容器充放電現(xiàn)象
除顫器工作時,一般是讓100 J到300 J的電能,在約2 ms的時間內(nèi)通過的心臟部位。除顫器工作時的電功率在50 kW到150kW之間,這個功率是相當(dāng)大的,用電池直接供電無法達到,也大大超過了一般家庭的用電功率,而除顫器還必須便于攜帶,那它使用了什么樣的供電裝置呢?電子電路中,只有在電容器充電過程中,才有電流流過,充電過程結(jié)束后,電容器是不能通過直流電的,在電路中起著“隔直流”的作用。
除顫器工作時的供電裝置是一個C=70 μF的電容器。除顫器內(nèi)帶有電池,先通過電子線路把電池供電的電壓升高到約U= 5 000 V,對電容器充電,充電后電容器儲存的能量約為W= 12CU2=875 J。由于電容器電壓很高,所以可以在很短的時間內(nèi)釋放一部分能量,通過電子線路控制放電的能量了。(4)開空調(diào)時,室內(nèi)的熒光燈會出現(xiàn)瞬時變暗的現(xiàn)象,這是因為大量電流流向空調(diào),電壓急速下降,利用統(tǒng)一電源的熒光燈受到影響,這種電壓突然驟降的“浪涌”現(xiàn)象,稱之為Surge。除顫器的核心就是這個耐壓5 000 V以上、70 μ F的電容器,它耐壓較高、容量較大,并且體積較小、重量較輕,因此需要精心設(shè)計和制造。
電容器是常用的電子元件,而且不斷應(yīng)用在新的領(lǐng)域中。在現(xiàn)在推廣的新能源汽車中,電動汽車占有重要地位。電動汽車多數(shù)用鋰電池供電,鋰電池電動汽車的主要缺點就是充電時間長,使用不夠方便。
所以還有另一種用電容器作為電源的電動汽車。電容器作為電源的優(yōu)點是充電時間短,可以反復(fù)充電、長期使用,但缺點是一次充電后的行駛里程較短,因此目前還需要對高電壓、大容量的電容器做進一步的研究。
關(guān)于電容器的充電,有人提出了一個很好的問題:“用電動勢為E電動勢的電源對電容器充電,充電結(jié)束時電容器的電壓U=E電動勢。設(shè)整個充電過程中充電電量為Q,則電源電動勢做功QE電動勢,而電容器儲存的電能為12QE電動勢,電源電動勢做功的另外一半能量去哪了?常見的平行板電容器,電容為C=εS/d(ε為極板間介質(zhì)的介電常數(shù),S為極板面積,d為極板間的距離)?!?