電容器是一種能儲存電荷的容器

1、微電子科協(xié) 第十二期 6月19日更新-新手入門電子入門電容器電容器是一種能儲存電荷的容器它是由兩片靠得較近的金屬片，中間再隔以絕緣物質(zhì)而組成的按絕緣材料不同，可制成各種各樣的電容器.如：云母瓷介紙介，電解電容器等在構(gòu)造上，又分為固定電容器和可變電容器電容器對直流電阻無窮大，即電容器具有隔直流作用.電容器對交流電的阻力受交流電頻率影響，即相同容量的電容器對不同頻率的交流電呈現(xiàn)不同的容抗.電容器對于頻率高的交流電的阻礙作用就減小,即容抗小,反之電容器對頻率低的交流電產(chǎn)生的容抗大對于同一頻率的交流電電電容器的容量越大，容抗就越小，容量越小,容抗就越大.在電子產(chǎn)品中，電容器是必不可少的電子器件，它在電

2、子設(shè)備中充當(dāng)整流器的平滑濾波、電源的退耦、交流信號的旁路、交直流電路的交流耦合等。由于電容器的類型和結(jié)構(gòu)種類比較多，因此，我們不僅需要了解各類電容器的性能指標(biāo)和一般特性，而且還必須了解在給定用途下各種元件的優(yōu)缺點(diǎn)，以及機(jī)械或環(huán)境的限制條件等。這里將對電容器的主要參數(shù)及其應(yīng)用做簡單說明。1、 標(biāo)稱電容量電容器產(chǎn)品標(biāo)出的電容量值。云母和陶瓷介質(zhì)電容器的電容量較低（大約在5000pF以下）；紙、塑料和一些陶瓷介質(zhì)形式的電容器居中（大約在0.005uF1.0uF）；通常電解電容器的容量較大。這是一個粗略的分類法。2、額定電壓（ U R ）。在下限類別溫度和額定溫度之間的任一溫度下，可以連續(xù)施加在電容器

3、上的最大直流電壓或最大交流電壓的有效值或脈沖電壓的峰值。電容器應(yīng)用在高電壓場和時，必須注意電暈的影響。電暈是由于在介質(zhì)/電極層之間存在空隙而產(chǎn)生的，它除了可以產(chǎn)生損壞設(shè)備的寄生信號外，還會導(dǎo)致電容器介質(zhì)擊穿。在交流或脈動條件下，電暈特別容易發(fā)生。對于所有的電容器，在使用中應(yīng)保證直流電壓與交流峰值電壓之和不得超過電容器的額定電壓。3、類別溫度范圍電容器設(shè)計所確定的能連續(xù)工作的環(huán)境溫度范圍。該范圍取決于它相應(yīng)類別的溫度極限值，如上限類別溫度、下限類別溫度、額定溫度（可以連續(xù)施加額定電壓的最高環(huán)境溫度）等。額定電壓在下限類別溫度和額定溫度之間的任一溫度下，可以連續(xù)施加在電容器上的最大直流電壓或最大交

4、流電壓的有效值或脈沖電壓的峰值。電容器應(yīng)用在高電壓場和時，必須注意電暈的影響。電暈是由于在介質(zhì)電極層之間存在空隙而產(chǎn)生的，它除了可以產(chǎn)生損壞設(shè)備的寄生信號外，還會導(dǎo)致電容器介質(zhì)擊穿。在交流或脈動條件下，電暈特別容易發(fā)生。對于所有的電容器，在使用中應(yīng)保證直流電壓與交流峰值電壓之和不得超過電容器的額定電壓。4、損耗角正切在規(guī)定頻率的正弦電壓下，電容器的損耗功率除以電容器的無功功率為損耗角正切。在實際應(yīng)用中，電容器并不是一個純電容，其內(nèi)部還有等效電阻，它的簡化等效電路如附圖所示。對于電子設(shè)備來說，要求RS愈小愈好，也就是說要求損耗功率小，其與電容的功率的夾角要小。這個關(guān)系為：tg=RS/XC=2*3

5、.14*f*C*RS因此，在應(yīng)用當(dāng)中應(yīng)注意選擇這個參數(shù)，避免自身發(fā)熱過大而影響壽命。電容器的溫度特性。通常是以20基準(zhǔn)溫度的電容量與有關(guān)溫度的電容量的百分比表示。5、使用壽命電容器的使用壽命隨溫度的增加而減小。主要原因是溫度加速化學(xué)反應(yīng)而使介質(zhì)隨時間退化。6、絕緣電阻由于溫升引起電子活動增加，因此溫度升高將使絕緣電阻降低。電容器的用途電容的用途非常多，主要有如下幾種：1隔直流：作用是阻止直流通過而讓交流通過。2旁路（去耦）：為交流電路中某些并聯(lián)的元件提供低阻抗通路。3耦合：作為兩個電路之間的連接，允許交流信號通過并傳輸?shù)较乱患夒娐?濾波：這個對DIY而言很重要，顯卡上的電容基本都是這個作用。5

6、溫度補(bǔ)償：針對其它元件對溫度的適應(yīng)性不夠帶來的影響，而進(jìn)行補(bǔ)償，改善電路的穩(wěn)定性。6計時：電容器與電阻器配合使用，確定電路的時間常數(shù)。7調(diào)諧：對與頻率相關(guān)的電路進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)諧，比如手機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī)。8儲能：儲存電能，用于必須要的時候釋放。例如相機(jī)閃光燈，加熱設(shè)備等等。電容的標(biāo)識電容的種類也很多，為了區(qū)別開來，也常用幾個拉丁字母來表示電容的類別和容量標(biāo)識，如圖所示。第一個字母C表示電容，第二個字母表示介質(zhì)材料，第三個字母以后表示形狀、結(jié)構(gòu)等。上圖是小型紙介電容，下圖是立式矩開密封紙介電容。表1列出電容的類別和符號。電容容量的標(biāo)注及使用常識通常在容量小于10000pF的時候，用pF做單位，而且用

7、簡標(biāo)，如1000PF標(biāo)為102、10000PF標(biāo)為103，大于10000pF的時候，用uF做單位。為了簡便起見，大于100pF而小于1uF的電容常常不注單位。沒有小數(shù)點(diǎn)的，它的單位是pF，有小數(shù)點(diǎn)的，它的單位是uF。例如，3300就是3300pF也可以是332，0.1就是0.1uF等。注：象剛才的簡標(biāo)常用于以PF為單位的電容，如1000pf就是10X102標(biāo)為10和2即102，10000當(dāng)然是104了，3300則為332。電容在電路中實際要承受的電壓不能超過它的耐壓值。在濾波電路中，電容的耐壓值不要小于交流有效值的1.42倍。使用電解電容的時候，還要注意正負(fù)極不要接反。不同電路應(yīng)該選用不同種類

8、的電容。揩振回路可以選用云母、高頻陶瓷電容，隔直流可以選用紙介、滌綸、云母、電解、陶瓷等電容，濾波可以選用電解電容，旁路可以選用滌綸、紙介、陶瓷、電解等電容。電容在裝入電路前要檢查它有沒有短路、斷路和漏電等現(xiàn)象，并且核對它的電容值。安裝的時候，要使電容的類別、容量、耐壓等符號容易看到，以便核實。電容降壓原理 電容降壓的工作原理是利用電容在一定的交流信號頻率下產(chǎn)生的容抗來限制最大工作電流。例如，在50Hz的工頻條件下，一個1uF的電容所產(chǎn)生的容抗約為3180歐姆。當(dāng)220V的交流電壓加在電容器的兩端，則流過電容的最大電流約為70mA。雖然流過電容的電流有70mA，但在電容器上并不產(chǎn)生功耗，因為如

9、果電容是一個理想電容，則流過電容的電流為虛部電流，它所作的功為無功功率。根據(jù)這個特點(diǎn)，如果在一個1uF的電容器上再串聯(lián)一個阻性元件，則阻性元件兩端所得到的電壓和它所產(chǎn)生的功耗完全取決于這個阻性元件的特性 。例如，我們將一個110V/8W的燈泡與一個1uF的電容串聯(lián)，再接到220V/50Hz的交流電壓上，燈泡被點(diǎn)亮，發(fā)出正常的亮度而不會被燒毀。因為110V/8W的燈泡所需的電流為8W/110V=72mA，它與1uF電容所產(chǎn)生的限流特性相吻合。同理，我們也可以將5W/65V的燈泡與1uF電容串聯(lián)接到220V/50Hz的交流電上，燈泡同樣會被點(diǎn)亮，而不會被燒毀。因為5W/65V的燈泡的工作電流也約為

10、70mA。-關(guān)于步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)原理及其使用說明-1一、前言步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計算機(jī)等許多專業(yè)知識

11、。目前,生產(chǎn)步進(jìn)電機(jī)的廠家的確不少，但具有專業(yè)技術(shù)人員，能夠自行開發(fā)，研制的廠家卻非常少，大部分的廠家只一、二十人，連最基本的設(shè)備都沒有。僅僅處于一種盲目的仿制階段。這就給用戶在產(chǎn)品選型、使用中造成許多麻煩。簽于上述情況，我們決定以廣泛的感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)為例。敘述其基本工作原理。望能對廣大用戶在選型、使用、及整機(jī)改進(jìn)時有所幫助。二、感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)工作原理（一）反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理由于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理比較簡單。下面先敘述三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理。1、結(jié)構(gòu)：電機(jī)轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個勵磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯開。0、1/3、2/3,（相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距

12、以表示），即A與齒1相對齊，B與齒2向右錯開1/3，C與齒3向右錯開2/3，A與齒5相對齊，（A就是A，齒5就是齒1）下面是定轉(zhuǎn)子的展開圖：2、旋轉(zhuǎn)：如A相通電，B，C相不通電時，由于磁場作用，齒1與A對齊，（轉(zhuǎn)子不受任何力以下均同）。如B相通電，A，C相不通電時，齒2應(yīng)與B對齊，此時轉(zhuǎn)子向右移過1/3，此時齒3與C偏移為1/3，齒4與A偏移（-1/3）=2/3。如C相通電，A，B相不通電，齒3應(yīng)與C對齊，此時轉(zhuǎn)子又向右移過1/3，此時齒4與A偏移為1/3對齊。如A相通電，B，C相不通電，齒4與A對齊，轉(zhuǎn)子又向右移過1/3。這樣經(jīng)過A、B、C、A分別通電狀態(tài)，齒4（即齒1前一齒）移到A相，電機(jī)

13、轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過一個齒距，如果不斷地按A，B，C，A通電，電機(jī)就每步（每脈沖）1/3,向右旋轉(zhuǎn)。如按A，C，B，A通電，電機(jī)就反轉(zhuǎn)。由此可見：電機(jī)的位置和速度由導(dǎo)電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對應(yīng)關(guān)系。而方向由導(dǎo)電順序決定。不過，出于對力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面考慮。往往采用A-AB-B-BCC-CA-A這種導(dǎo)電狀態(tài)，這樣將原來每步1/3改變?yōu)?/6。甚至于通過二相電流不同的組合，使其1/3變?yōu)?/12，1/24，這就是電機(jī)細(xì)分驅(qū)動的基本理論依據(jù)。不難推出：電機(jī)定子上有m相勵磁繞阻，其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏移1/m,2/m(m-1)/m,1。并且導(dǎo)電按一定的相序電機(jī)就能正反轉(zhuǎn)被控制這是步進(jìn)電機(jī)

14、旋轉(zhuǎn)的物理條件。只要符合這一條件我們理論上可以制造任何相的步進(jìn)電機(jī)，出于成本等多方面考慮，市場上一般以二、三、四、五相為多。3、力矩：電機(jī)一旦通電，在定轉(zhuǎn)子間將產(chǎn)生磁場（磁通量）當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子錯開一定角度產(chǎn)生力 F與（d/d）成正比其磁通量=Br*S ；Br為磁密；S為導(dǎo)磁面積 ； F與L*D*Br成正比；L為鐵芯有效長度；D為轉(zhuǎn)子直徑；Br=NI/RNI為勵磁繞阻安匝數(shù)（電流乘匝數(shù)）R為磁阻。力矩=力*半徑力矩與電機(jī)有效體積*安匝數(shù)*磁密 成正比（只考慮線性狀態(tài)）因此，電機(jī)有效體積越大，勵磁安匝數(shù)越大，定轉(zhuǎn)子間氣隙越小，電機(jī)力矩越大，反之亦然。（二）感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)1、特點(diǎn)：感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)與

15、傳統(tǒng)的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)相比，結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點(diǎn)，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點(diǎn)的耗能，因此該電機(jī)效率高，電流小，發(fā)熱低。因永磁體的存在，該電機(jī)具有較強(qiáng)的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動小。感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)某種程度上可以看作是低速同步電機(jī)。一個四相電機(jī)可以作四相運(yùn)行，也可以作二相運(yùn)行。（必須采用雙極電壓驅(qū)動），而反應(yīng)式電機(jī)則不能如此。例如：四相，八相運(yùn)行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八拍運(yùn)行方式.不難發(fā)現(xiàn)其條件為C=,D=。一個二相電機(jī)的內(nèi)部繞組與四相電機(jī)完全一致，小功率電機(jī)一般直

16、接接為二相，而功率大一點(diǎn)的電機(jī)，為了方便使用，靈活改變電機(jī)的動態(tài)特點(diǎn)，往往將其外部接線為八根引線（四相），這樣使用時，既可以作四相電機(jī)使用，可以作二相電機(jī)繞組串聯(lián)或并聯(lián)使用。2、分類感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)以相數(shù)可分為：二相電機(jī)、三相電機(jī)、四相電機(jī)、五相電機(jī)等。以機(jī)座號（電機(jī)外徑）可分為：42BYG(BYG為感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)代號）、57BYG、86BYG、110BYG、（國際標(biāo)準(zhǔn)），而像70BYG、90BYG、130BYG等均為國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。3、步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)指標(biāo)術(shù)語相數(shù)：產(chǎn)生不同對極N、S磁場的激磁線圈對數(shù)，常用m表示。拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過一個齒距角所需

17、脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運(yùn)行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。步距角：對應(yīng)一個脈沖信號，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用表示。=360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù)J*運(yùn)行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機(jī)為例。四拍運(yùn)行時步距角為=360度/（50*4）=1.8度（俗稱整步），八拍運(yùn)行時步距角為=360度/（50*8）=0.9度（俗稱半步）。定位轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在不通電狀態(tài)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機(jī)械誤差造成的）靜轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在額定靜態(tài)電作用下，電機(jī)不作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機(jī)體積（幾何尺寸）的標(biāo)準(zhǔn)，與驅(qū)動電壓及驅(qū)動電源等無關(guān)。雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)，但過份采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會造成電機(jī)的發(fā)熱及機(jī)械噪音。4、步進(jìn)電機(jī)動態(tài)指標(biāo)及術(shù)語1、步距角精度： 步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過一個步距角的實際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同，四拍運(yùn)行時應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時應(yīng)在1