电容电压不能突变的理解

鲶鱼

电路基础知识：电容作为无缘储能元件，其两端的电压不能突变；同样电感作为无源储能元件，其流过的电流不能突变。其根本原因是能量不能变，对于电容来说，能量就是存储的电荷，是需要时间的。
  理论上，根据电容电流的公式i(t) = C*du/dt，其中C是电容的固有属性，可以认为是一个常量。如果电容电压需要突变，那么du需要无穷大，进而得出需要无穷大的电流才可以做到，这显然是不可能的。电感电流也是类似的推导过程。
  搭建如下图所示的原理图进行仿真。


  1.初始状态下，电容两端压降为0，两边电压都是0V；
  2.电压打开瞬间，电容左边电压是5V，由于电压不能突变，此时电容两边电压相等，电容右边电压为5V。
  3.此时由于电阻分压作用，电容右边通过电阻R2逐渐下降为2.5V，电容完成充电。
  4.同样，关断时电容内部存储有电荷，导致电容两端电压不能突变，且右边电势低于左边。电容左边由于直接接电源，立即变为0V，可知电容右边的电压为-2.5V。此时电容通过电阻R2放电，逐渐变为0V。
  下图为电容充放电的波形，由此可见打开时，电容抬高了分压电压，关断时拉低了分压电压，这就是加速电容的作用。类似的应用还有自举电容，同样是利用电容充放电，抬高了MOS管的开启电压。


  再来看另外一个例子。这是一个经典的RC滤波电路，截止频率为159.2Hz。所以100Hz的方波是可以通过的。

  根据上面的分析，打开时，电容通过R1充电，节点电压缓慢上升；放电时，电容通过R1放电，节点电压缓慢下降。由于电容右端接地，所以右边电压恒定为0V。波形如下所示。


  通过以上两个例子可以看到，电容总是通过电阻进行充放电，这也就得出了电容电压不能突变的原因。根据开始的理论，电容电压突变是需要无限大的电流，实际上回路电阻是不可避免的，电容总是通过电阻进行充放电，即使是电源本身也存在输出电阻。
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yhyandsony

讲的很不错，浅显易懂