为什么我们要使用极化电容器?

电器工程 电容器 电路设计 极性
2022-01-20 18:40:06

我想知道极化电容器在某些电路中是否有一些优势?

例如,在 BISS001 PIR 控制器 IC 的原理图中,在某些地方使用了极化电容器,在某些地方使用了非极化电容器。

我可以使用具有相同电压和电容的非极化电容器来代替这些极化电容器吗?

参考文档:

  1. BISS001 数据表
  2. HC-SR501 PIR 运动检测器数据表
  3. Grove - PIR 运动传感器EasyEDA 链接

我从你的回答中了解到为什么要使用电解电容器,以及为什么要极化。

但是该电路的设计者可以使用非极化电容器甚至极化电容器。这是真的吗?由于 ( Grove - PIR Motion Sensor ) 模块使用极化钽电容。

我想知道极化电容器是否用于电路保护或是否有任何其他原因(无论电容器类型如何。)

如果在这些电路中将这些电容换成无极性电容,会不会有问题?

3个回答

电容器的物理尺寸是电介质厚度的函数(除其他外)。

早期,人们发现某些金属(特别是铝和钽)的氧化物可以制成良好的电介质,并且可以通过化学工艺制成非常薄——比其他电介质(如蜡纸/油纸和塑料薄膜)薄几个数量级. 因此,发明了电解电容器以在合理的体积内提供高电容。

不幸的是,化学过程要求电容器两端的电压必须只有一个极性,因此这些电容器是“极化的”。反转极性会降低并最终破坏氧化层。为了利用这项技术,我们必须忍受它。


采用多层陶瓷等非极化技术生产高价值电容器的能力意味着现在可以在以前只有极化电容器可用的地方使用它们。进行这种替换通常没有问题,尽管您可能需要考虑您要切换到的技术的一些怪癖。

例如,一些高 K(高介电常数)陶瓷表现出显着的电容随电压变化。这在耦合或旁路应用中可能是可以接受的,但在滤波器设计中是完全不可接受的。

我可以使用具有相同电压和电容的非极化电容器来代替这些极化电容器吗?

从电学上讲,无极性电容总是比有极性电容好。是的,您始终可以更换为具有完全相同额定值的无极性电容器。

但这里隐藏了一个假设: Provided you can find one that's physically small enough to fit on your board and cheap enough to fit in your budget.你不能这样做是我们使用极化帽的唯一原因。

我假设,如果我们学会制造与电解电容器一样便宜和密集(每体积容量)的非极化电容器,极化电容器将会消失。

旁注 - 电压和电容不是电容器的唯一电气参数。它们对于理想的电容器来说就足够了,但现实世界会带来其他丑陋的指标。像 ESR、温度或电压的容量系数、频率响应等。如果替代品不同,围绕特定技术的怪癖设计的电路可能会失败。即使太优秀也会带来麻烦,例如。高 ESR 电容器自然会控制峰值电流,因此用理论上优越的低 ESR 部件代替可能会导致整个事情发生爆炸。添加 ESR 是微不足道的 - 但这不再是直接替代,而是电路重新设计。所以我们不会用其他东西代替电解,不是因为极化很重要,它只是一种麻烦。我们保留它们是因为有许多其他参数,不如 C、V 和极化明显。

既然你提到了保护,我会补充一点,极化帽不应该用于反极性保护它们会对反向电压做出非常缓慢的反应(几秒或几分钟),而值得保护的典型敏感元件将在几毫秒内失效。并且一旦极化帽开始吸收反向电压,它可能会泄气、爆炸或着火(除了明显的烟雾和火灾问题外)可能会再次使其不导电,从而再次将您的电路暴露在反向电压下。