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电容器的起源是什么?从莱顿瓶到MLCC

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在我们日常使用的几乎所有电子设备中,都有一个不起眼却至关重要的元件,那就是 电容器 。 它可以短暂地储存和释放电能,是电源管理和信号处理中的核心角色。 那么,它是如何被发明出来的呢?本文将带你了解电容器从18世纪至今的发展历程。     1. 电容器的诞生:莱顿瓶的发现 1745年,荷兰莱顿大学的 彼得·范·穆申布鲁克 偶然发明了一种能储存静电的装置—— 莱顿瓶 。 这种装置由一个玻璃瓶、内部的水、内外的金属箔,以及插入瓶口的金属棒组成,可以存储大量静电荷, 是历史上第一个电容器的原型。 2. “电容器”一词的由来与作用 在18至19世纪,该装置通常被称为“ Condenser(电凝器) ”,意思是“凝聚电荷的装置”。 它被广泛用于静电实验、高压测试,甚至是舞台演示。 如本杰明·富兰克林等科学家,也曾用莱顿瓶进行重要的电学研究。     3. 20世纪:工业化与电容器的多样化 随着20世纪工业和电子技术的发展,电容器种类不断丰富。 从最初的纸介电容到 铝电解电容器 、 陶瓷电容器 ,被广泛应用于收音机、电视、电脑等设备。 纸介电容器 – 常用于真空管电路中 电解电容器 – 容量大,成本低,适合电源滤波 陶瓷电容器 – 适用于高频电路,体积小,稳定性好 4. MLCC:高性能与小型化的象征 自1980年代起, 多层陶瓷电容器(MLCC) 技术迅速发展。 其由数十至数千层陶瓷与金属材料叠加而成,具备高容值、小体积、高可靠性等优点, 广泛应用于智能手机、笔记本电脑、电动车等现代电子设备中。 5. 超级电容器与未来展望 近年来, 超级电容器 因其超快的充放电速度和超长使用寿命而备受关注。 被广泛用于可再生能源系统、混合动力汽车、不间断电源(UPS)等领域。 未来,像 石墨烯、碳纳米管 这样的纳米材料将进一步提升电容器的性能。 电容器正变得更小、更智能,在电子设备的未来发展中扮演着核心角色。     6. 总结:这个小部件改变了电力的历史 电容器不仅仅是储存电荷的装置,它还是电气技术进步的重要推手。 ...

电感器如何去除纹波?——电流平稳背后的关键角色

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当我们谈论计算机零件时,CPU 或 GPU 等可见部件往往是主角。但在幕后,有一些关键元件在默默稳定电流的流动。其中之一就是 电感器 。它通常出现在 VRM(电压调节模块)或电源供应电路中,负责 去除纹波 ,提供稳定的电压输出。本文将带你深入了解电感器如何完成这项重要工作。     1. 什么是电感器? 电感器 是一种被动元件,通常是由铜线绕成的线圈。当电流通过时,会产生磁场。而这个磁场会 抵抗电流的突变 ,使电流变化变得更加缓慢和平稳。 简单来说,电感器就像 电流的减震器 ,让原本突变的电流逐渐变得柔和。 2. 什么是纹波? 纹波 是指叠加在直流电压上的高频噪声,常出现在开关电源中,比如 VRM 使用高速开关方式输出电压时,DC 输出中不可避免地出现残余的纹波成分。 纹波过多可能导致: 系统不稳定或死机 CPU / GPU 错误运作 音频、显示等输出出现杂讯     3. 电感器如何消除纹波 电感器的特性是 阻止电流快速变化 ,这一特性使它能有效 过滤高频成分 ,也就是纹波。 在 VRM 电路中的例子 开关打开: MOSFET 开启,12V 输入,电流迅速上升。 电感器响应: 电感器储存磁能,阻止电流陡升。 开关关闭: 电感器释放储能,维持电流流动。 最终效果: 输出电压变得平稳,纹波显著减少。 整个过程中,电感器起到 缓冲器 的作用,使得切换过程中输出电流变化变得平滑。 4. LC 滤波器的组合作用 电感器常与电容器组成 LC 低通滤波器 ,这种组合允许低频(DC)通过,而阻止高频噪声(纹波)。 电感器(L): 抵抗电流变化 电容器(C): 吸收电压尖峰 LC 滤波器对 CPU、显卡等 高敏元件 提供 干净电源 ,是电源设计的基础。     5. 类比说明:电感器像电流的减震器 可以将电感器比喻为汽车的悬挂系统。当电流突变时,它储存多余能量并在需要时释放,从而使电流 变得更稳定 ,避免系统受到冲击。 6. 注意事项与设计考虑 饱和电流: 电流过大时电感器...