嵌入式硬件篇---电容串并联

发布于:2025-08-16 ⋅ 阅读:(11) ⋅ 点赞:(0)

电容的串并联是电子电路中非常基础且常用的连接方式,通过不同的连接组合,可以实现改变电容容量、调整耐压值等功能,从而满足不同电路的需求。下面用通俗易懂的方式详细介绍:

一、电容串联:降低容量,提高耐压

原理:多个电容像串珠子一样首尾相连,总容量会变小,总耐压值是各个电容耐压的总和(前提是每个电容耐压相同,若不同则以最小耐压值为参考)。 可以类比成 “多个水杯串联”:每个水杯的 “容量”(电容大小)不同,串联后整体能装的水(储存电荷)比最小的水杯还少,但能承受的总 “压力”(电压)是每个水杯承受压力的总和。

功能

  • 降低总电容容量:总容量公式为 \(\frac{1}{C_{总}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + ... + \frac{1}{C_n}\)(例如 10μF 和 10μF 串联,总容量为 5μF)。
  • 提高电路耐压能力:适合高压场景(如 2 个耐压 10V 的电容串联,可承受 20V 电压)。

实际用途与场景

  • 高压电路分压:比如老式 CRT 电视机的高压电路中,用多个电容串联分担高电压,避免单个电容被击穿。
  • 容量匹配:当手头没有小容量电容时,用多个大容量电容串联替代(例如需要 5μF 电容,可用两个 10μF 串联)。

二、电容并联:增大容量,保持耐压

原理:多个电容的两端分别连接在一起(正极接正极,负极接负极),总容量是各个电容容量的总和,但总耐压值由耐压最低的电容决定(“短板效应”)。 类比 “多个水杯并联”:每个水杯的 “容量” 相加,能装的水更多,但能承受的最大 “压力” 由最脆弱的水杯决定。

功能

  • 增大总电容容量:总容量公式为 \(C_{总} = C_1 + C_2 + ... + C_n\)(例如 10μF 和 20μF 并联,总容量为 30μF)。
  • 保持耐压不变:总耐压 = 所有电容中最小的耐压值(例如 10V 和 15V 电容并联,总耐压为 10V)。

实际用途与场景

  • 滤波电路:电源电路中,需要大容量电容滤除交流杂波(让输出电压更稳定),但单个大容量电容响应速度慢,常将 “大容量电解电容 + 小容量陶瓷电容” 并联(例如主板电源接口处),既保证容量又提高响应速度。
  • 储能电路:需要瞬间释放大电流的场景(如相机闪光灯、电机启动),用多个电容并联储存更多电荷,瞬间释放时提供足够电流。
  • 容量扩展:手头没有大容量电容时,用多个小容量电容并联替代(例如需要 50μF,可用 5 个 10μF 并联)。

三、串并联结合:灵活调整容量和耐压

在复杂电路中,会同时使用串并联组合,既调整容量又满足耐压需求。 例如:需要一个 “容量 20μF、耐压 30V” 的电容,但手头只有 10μF/15V 的电容。

  • 先将 2 个 10μF/15V 串联(每组容量 5μF,耐压 30V),再将 4 组这样的串联电路并联,总容量为 5μF×4=20μF,总耐压 30V,刚好满足需求。

总结:串并联的核心区别

连接方式 总容量变化 总耐压变化 核心用途
串联 减小(总和倒数) 提高(各电容耐压之和) 高压场景、容量减小
并联 增大(容量之和) 不变(取最小耐压值) 增大容量、滤波、储能

通过串并联,电容可以像 “积木” 一样灵活组合,适应不同电路对容量和耐压的需求,是电子电路设计中基础且重要的技巧。


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