淺談電容充放電及電荷瀉放

電容充放電電路如圖所示。開(kāi)關(guān)在如圖中位置時(shí)，電源對電容充電，電容兩端電壓逐漸增大，到最后電容對直流相當于斷路，所以電容兩端電壓與電源電壓相等。此時(shí)，將開(kāi)關(guān)切換到另一端，電容兩端電壓不能突變，將在存在電阻的電路中放電，直至電荷量完全消失。這個(gè)就是電容的充放電過(guò)程。

電容充放電的時(shí)間只與電阻和電容值的大小有關(guān)，與電源電壓的大小無(wú)關(guān)。這個(gè)時(shí)間可以表示成RC的乘積，即時(shí)間常數τ。

對于RC進(jìn)行公式推導有

在電容充電過(guò)程中，電路中電壓和電流的變化規律如下：

時(shí)間常數代表了充放電的時(shí)間，從已有的實(shí)驗結果來(lái)看，電容充放電是一個(gè)符合指數關(guān)系變化的，在τ的時(shí)間內，電容兩端電壓達到63.2%；在3τ的時(shí)間內，電容兩端電壓達到95%；在5τ的時(shí)間內，電容兩端電壓達到99.3%。而放電過(guò)程與充電過(guò)程相反。

靜電放電對小型元器件會(huì )產(chǎn)生影響，這種瞬變的干擾脈沖可能造成損壞?？梢杂肦C濾波、限流電阻、分流電路來(lái)防護。若要瀉放掉電荷，可以對已經(jīng)充電的電容形成回路。根據時(shí)間常數τ，電容不容易改變的情況下，減小電阻會(huì )顯著(zhù)的減少時(shí)間常數，加快電荷瀉放。采用模擬開(kāi)關(guān)，當電荷過(guò)大時(shí)，控制模擬開(kāi)關(guān)閉合，相當于在電容上并聯(lián)了一個(gè)很小的電阻，實(shí)現電荷瀉放。若電荷瀉放掉以后，開(kāi)關(guān)再斷開(kāi)，恢復原電路。而驅動(dòng)開(kāi)關(guān)閉合動(dòng)作的一般可以用外部按鍵，也可以根據具體電路的情況，選取標志性電壓或電流，結合運放搭成的比較器實(shí)現。