一、首先理解一下电容器的作用:
作为无源元件之一的电容,其作用不外乎以下几种:
1.
应用于电源电路,实现旁路、去藕、滤波和储能的作用,下面分类详述之:
1)旁路
旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件,它能使稳压器的输出均匀化,降低负载需求。就像小型可充电电池一样,旁路电容能够被充电,并向器件进行放
电。为尽量减少阻抗,旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地弹是地连接处在通过大
电流毛刺时的电压降。
2)去藕
去藕,又称解藕。从电路来说,总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大,驱动电路要把电容充电、放电,才能完成信号的跳变,在上升沿比较陡峭的时候,电流比较大,这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流,由于电路中的电感,电阻(特别是芯片管脚上的电感,会产生反弹),这种电流相对
于正常情况来说实际上就是一种噪声,会影响前级的正常工作。这就是耦合。去藕电容就是起到一个电池的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合干扰。
将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去藕合的,只是旁路电容一般是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般是0.1u,0.01u等,而去耦合电容一般比较大,是10uF或者更大,依据电路中分布参数,以及驱动电流的变化大小来确定。旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。
3)滤波
从理论上(即假设电容为纯电容)说,电容越大,阻抗越小,通过的频率也越高。但实际上超过1uF的电容大多为电解电容,有很大的电感成份,所以频率
高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容,这时大电容通低频,小电容通高频。电容的作用就是通高阻低,通高频阻低频。电
容越大低频越容易通过,电容越大高频越容易通过。具体用在滤波中,大电容(1000uF)滤低频,小电容(20pF)滤高频。曾有网友将滤波电容
比作“水塘”。由于电容的两端电压不会突变,由此可知,信号频率越高则衰减越大,可很形象的说电容像个水塘,不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变化。
它把电压的变动转化为电流的变化,频率越高,峰值电流就越大,从而缓冲了电压。滤波就是充电,放电的过程。
4)储能
储能型电容器通过整流器收集电荷,并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。电压额定值为40~450VDC、电容值在220~150 000uF之间的铝电解电容器(如EPCOS公司的 B43504或B43505)是较为常用的。根据不同的电源要求,器件有时会采用串联、并联或其组合的形式,
对于功率级超过10KW的电源,通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。
2.
应用于信号电路,主要完成耦合、振荡/同步及时间常数的作用:
1)耦合
举个例子来讲,晶体管放大器发射极有一个自给偏压电阻,它同时又使信号产生压降反馈到输入端形成了输入输出信号耦合,这个电阻就是产生了耦合的元
件,如果在这个电阻两端并联一个电容,由于适当容量的电容器对交流信号较小的阻抗,这样就减小了电阻产生的耦合效应,故称此电容为去耦电容。
2)振荡/同步
包括RC、LC振荡器及晶体的负载电容都属于这一范畴。
3)时间常数
这就是常见的 R、C 串联构成的积分电路。当输入信号电压加在输入端时,电容(C)上的电压逐渐上升。而其充电电流则随着电压的上升而减小。电流通过电阻(R)、电容(C)的特性通过下面的公式描述:
i = (V/R)e-(t/CR)二、据我所知电容器故障有开路故障,断续开路故障,击穿故障,漏电故障,软击穿故障这几种!
电容器的开路故障
不同电路中电容器开路之后.电路中的故障现象有所不同.但共同的故障特点是只影响交流信号.不影响电路的直流工作状态。
电容器断续开路故障电容器时断时续的转换过程中会出现大噪音现象。这主要是电容器的引脚内部接触不良引起。电容器击穿故障
当电容器击穿(两根引脚之间为通路)时电容器不起隔直作用。不同电路中电容器击穿后电路的具体故障现象有所不同。但共同点是电路的直流工作状态不正常.从而影响到电路的交流工作状态。
电容器漏电故障。
当电容器漏电时(电容器两极之间绝缘性能下降).两极之间存在漏电阻.将有一部分直流电流通过电容器(电容器的隔直性能变弱).同时电容器的容量下降。当耦合电容器漏电时,将造成电路噪声大:当滤波电容器漏电时.电源电路的直流输出电压下降.同时滤波效果明显变弱(漏电严重时的故障现象同电容器击穿时差不多)。对于轻微漏电故障往往造成电路的软故障(这种故障很难发现)。电容器漏电故障主要出现在一些工作频率比较高的电路中电容器软击穿故障,它是比较难被发现的一种故障。一些电容器的击穿故障表现为加上工作电压后电容器m穿.在断电后又不表现为击穿.这称为电容器的软击穿故障.、这种故障用万用表检测时不一定表现出.击穿的特征.此时若在通电情况卜测量电容器两端的直流电压为0v(成很低)。
三、电容器故障的排查
替代检查法
当怀疑电路中某一电容器有故障时.可用一只质量好的电容器代替。若替代后电路的故障现象不变.说明电容器正常.若替代后的故障现象消失.则说明故障部位确为该电容器。
具体可以细分做两种情况:
。(1)若怀疑某电容器存在开路故障(或容量不足).可在电路中直接并联一只好的电容器,通电检验,若故障现象消失,说明该电容开路。
(2)若怀疑某电容器存在短路或漏电,则不能采取上述方法.而要先断开所怀疑电容器的一根引脚(或卸下该电容器).然后接入一好的电容器(因为电容器短路或漏电后.该电容器两引脚之间不再绝缘。若直接并联电容器.则该电容器不起作用)。
上个方法比较简单
还有一个就是用万用表检测
普通万用表无电容检测功能.可以用万用表电阻挡对电容器进行粗略测量。具体方法如下:(1)检测容量为 6800pF~1μF的电容器时.用R×10k挡。红、黑表笔分别接两根引脚,在表笔接通的瞬间。应看到表笔有一个很小的摆动过程,若表针摆动不明显,可将红、黑表笔互换一下再测量,此时表针的摆动幅度应略大一些。若在上述测量过程中表针无摆动.说明电容器已开路:若表针摆动一个很大的角度后停在那里不动.说明电容器已击穿或严重漏电。 (2)检测电容器容量小于6800pF时,由于容量太小,充电时间很短.充电电流很小.用普通万用表检测时无法看到表针的偏转.所以此时只能检测电容器是否存在漏电故障.而不能判断其是否开路.即在检验这类小电容时.表针应该不偏转。若偏转一个较大的角度,说明电容器漏电或击穿.至于这种小电容是否存在开路故障.用这种方法无法检测.可采用替代检验法,或用具有检测电容功能的数字万用表测量。