什么是电容分压器？3分钟带你弄懂电容分压器

我是李工，希望大家多多支持我。

今天讲一下电容分压器，相对来讲比较基础。

电容分压器网络不受电源频率变化的影响，是电抗元件，串联中的每个电容都受到电源频率变化同等的影响。

在讲电容分压器之前先了解一下容抗以及它如何影响不同频率下的电容。

电容的原理

如图所示，电容器由两个绝缘体隔开的平行导电板组成，一个板上带正电荷，另一个板上带相反的负电荷。当接通直流电源，电容充满电，绝缘体就会阻止电流通过。

电容原理图

什么是电抗？

电容就像电阻一样阻止电流流动，但与电阻不同的是，电阻是以热量形式耗散不需要的能量，而电容是在充电时将能量存储在其板极上，在放电时将能量返回到连接的电路中。

电容反对或者通过存储在其板充电“反应“对电流流动的这种能力叫做电抗，作为这个电抗的电容称为电容性电抗（XL）。

电容充电放电图

当完全放电的电容连接在直流电源上时，电容的电抗最初非常低，并且随着电容板呈指数充电，最大电路电流会在很短的时间内流过电容。

在大约等于“5RC”或 5 个时间常数的一段时间后，电容的极板充满电，等于电源电压，不再有电流流过。此时，电容对直流电流的电抗在兆欧区域达到最大值，几乎是开路，这就是电容阻止直流的原因。

如果将电容连接到不断反转极性的交流电上，电容就会根据极板施加的交流电不断充电和放电。这就意味着充电和放电电流总是流入和流出电容板，如果有电流流动，就得有一个电抗值来对抗。那到底哪些因素会影响容抗的值？

哪些因素会影响容抗的值？

电容容值

电容板上的电荷量（Q）与电容的施加电压和电容值成正比。施加的交流电源电压的值不断变化，板上的电荷值也会随之变化。

电荷量与电容关系图·

如果电容有更大的容值，那对于给定的电阻说，R需要更长的时间为电容充电。

τ = RC，因此充电电流流动的时间更长。对于给定频率，高电容则是小的电抗值Xc。

相反，电容容值小，电流流动的时间更短。小电容则是高的电抗值Xc。

因此容抗与电容的电容值成反比。

交流电频率

如果施加的交流电电流频率较低，电抗有更多时间来建立RC 时间常数。相反也是一样。

大频率则是小电抗，小频率则是大电抗。

由此得出容抗公式

Xc = 以欧姆为单位的电容性电抗，(Ω)

π (pi) = 3.142 的数值常数

ƒ = 赫兹为单位的频率，(Hz)

C = 法拉为单位的电容，(F)

电容分压器

分压器电路可以由电抗元件构成。以下图电容分压器示意图为例，在10V交流电上串联连接两个电容C1和C2。

电容分压器示意图

电容两端的电压可以通过多种方式计算，可以找到每个电容器的容抗值、总电路阻抗、电路电流，然后用它们来计算电压降。

例如：两个 10uF 和 22uF 电容器，计算在 80Hz 每个电容器两端电压。

10uF电容的容抗

22uF电容的容抗

串联电路的总容抗：

或者：

电压为：

可以看出，较小的电容电压反而更高。

例如：使用相同的两个电容，进行计算8,000Hz (8kHz) 时的电容压降时的电容压降。

根据上述可以知道，电容分压器是一个串联电容网络，每个电容两端都有交流电压降。

但是因为电容分压器使用的是电容的容抗值来确定实际电压，因此只能用来频率驱动的电压，不能作直流分压器。

电容分压器电路用于各种电子应用，从 Colpitts 振荡器，到当人的手指触摸时改变其输出电压的电容式触摸屏，再到在降低高压时用作电源变压器的廉价替代品，例如在使用低压电子设备或 IC 等的电源连接电路中。

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