4、电容的计算
我们对电容的计算，目的是要知道，我们在电路中需要一个多大的电容。为什么要需要
这么个电容？它的电压要多高？它的容量要多大？这是我们接下来要学习的。
在这里，我们仍然是用水缸的例子讲解。
我们说，水进入水缸是有纹波的，排出时是比较平滑的。在这边，我们假设，如果每分
钟输入的水量为 1 升，
且每分钟排出的水量也为 1 升，
那么这个水缸里原有的水量是保持不
变的。这个水缸就稳定在一个状态下。
我们还可以假设，
仍然认为每分钟输入的水量为 1 升，
½是，
排出的水量不再为 1 升了，
有的时候提水的人少了，可½为 0.5 升，有的时候提水的人多了，也有可½是 2 升。这时候
就会出现这种情况，一会儿，提水的人多了，一会儿提水的人少了，也即，一会儿需要 2
升，一会儿需要 0.5 升。½用 2 升的时候，我们知道，输入为 1 升，取的时候为 2 升，因此，
如果没有这个水缸，后面的人½够一下取出 2 升水吗？我们说取不到的。½是，如果有这个
水缸，并且水缸里面原本就储存有水，½输入为 1 升，取出为 2 升时，这是可以的，只不过
水缸里面的水½会下降一点。如果接下来后面的人只需要 0.5 升，那么，这个水缸的水½就
会上升。
因此，我们说，水缸输入的水与输出的水就½够达到一个比较理想状态下的平衡。且对
输出的用水量没有更多的限制。如果没有水缸，½输入为 1 升时，后面的人也只½½用 1
升，不½多用，也不½少用。有了这个水缸，就没有这方面的限制了。
相较于电容，它的工½原理和水缸的是一样的。½有多½的电荷流入电容，就储存在电
容里，如果后面需要更大的电压，它就往外放。同时也会出现这种情况，如果电容没有有输
入，且后面的电路需要很大的电容容量，为了给外电路供电，电容的电压会不断往下降，
这
时，问题就来了，可以无限次的往下降么？我们说，是不可以的，因为到最后，电容里的电
压就会降没了，降为零。因此，电容在对外放电的时候是有严格限制的。这个严格限制就是
电容里面的电荷量 Q 不½够放完。
如果我们假设，
每次在电容的电荷量刚½要放完的时候对
电容进行一个补充，补充到满值--假设为，无线循环下去。那么这个电容的电压就表现为图
4-1 所示的波½，其中 5V 是我们假设满值时的电压。电容上的这个电压波½呈脉冲式的。
½然，后面电路负½½得到的电压也是 0-5V 来回波动的，电流也是不断变化的。而我们
有时候往往希望，负½½上的电流是不变的。这时候我们该怎么处理呢？
如果我们把电容增大到原先的一倍呢？输出还是同样的负½½，
这时候电容里的电压是怎
么变化的呢？由于我们同样的还是给电容里面补充到 5v 的电压，½电容增大一倍，电容里
面的电荷数即电容容量也增大一倍。因为负½½不变，它需要的电流也是不变的，因此，在同
样的放电时间里面，电容电压可½只降到一半，也即 2.5V。我们就½够得出这个电容电压
的波½，如图 4-2 所示。这个电容纹波在 2.5V-5V 之间进行脉动。它的纹波就相对图 4-1
所示的更小。
如果我们把电容继续放大，放大到原先的 10 倍、100 倍等,这时候，电压的波½又是怎
么样的呢？通过图 4-3，图 4-4 所示，我们发现，½电容越大，纹波就就越小，几乎稳定在
5V 左右。这就是我们希望看到的现象。也就是说，电容在滤纹波的过程中，电容越大，它
的效果就越½，输出的电压更平滑。
½是，是不是电容就可以无限的大呢？是不是我所有的电路中½选最大的电容呢？
这是不可以的，因为电容越大，它的价格越贵。如果在很小的负½½中，也½用很大的电
容，这就会造成设计的浪费。因此，从设计的角度来讲的话，它是不合理的，它会造成成本
的急剧上升，
最终导致，
½设计出来的产品卖不掉。
所以，
我们需要对电容进行合理的设计。
这里，我们引入一个电容的计算公式：
C
½
I
out
，
I
out
是放电电流，
V
为纹波，
f
V
f
为频率。这个电容的选择公式是根据我们刚分析的得出的。
图 4-1
图 4-2
图 4-3
5、门控开关原理图中电容取值
图
5-1
我们以图
5-1
所示的电路为例，计算其中
3
个电容的取值大小。
在这个电路中，通过我们上几讲所知，负½½电路的电流为
10mA，最终½是从第一个电
容出去的。对于这个电容，我们还是用以上的计算公式
C
½
I
out
。
V
f
在这个电路，我们知道，它是市电由交流变直流给电容充电的，它的频率不变，还是
f=50Hz。
V
是我们允许下降的纹波，这个纹波在工程上常取值为
U
输入
3% ~ 8%
。
I
out
10
10
-3
我们就½够得到：
C
½
½
F
½
145
F
,这个容值还是比较合适的。
V
f 23
6%
50
接下来还有一个就是这个电容的电压问题。
在图 5-1 中，
我们½够观察到电容上面的电
压示数为 23V，也即往电容里面输入的电压为 23V，那么我们一般选取的电容的耐压为大于
等于输入电压的 1.5 倍，
U
U
输入
1.5
½
23
1.5
V
½
34.5
V
。34.5V 就是我们的电容的一
个耐压，在这里，我们就选 35V。关于电解电容的耐压等级，不是说算的结果为多少，就选
多大的耐压。电容有几个固定的耐压等级，比如 9V,16V,25V,35V，50V，63V 等等。这是由
于工程中没办法把每种电压等级½生产出来，工厂中也没办法生产。因此，只½选取固定的
电压。电容的容量也和电压是一样的，也是有固定等级的，具½的大家就½上查了。
后面两个电容的计算方法和第一个是一样的。这里就不详细叙述了。大家自己计算。
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