很多硬件設計的初學者可能對電容的充放電的印象還停留在課本的公式中，并不形象，那么今天就帶大家好好分析一下電容這個元件和充放電的過程，然后用仿真來給大家建立直觀的分析和記憶，在電路設計中，如果不能深刻理解每個元器件的工作機理和工作階段，那么在遇到問題時，尤其是多個因素組成的問題時，便會一籌莫展。

1.電容的構成與應用原理：

電容的構成是兩個極板，極板之間可以承載電荷，所以電容本質上是一個電荷的容器。電容由于封裝和加工問題，不得已會產生寄生的電感和電阻參數【這個后期會詳細講】，今天咱們主要分析電容的特性，分析在直流電源給電容充電過程中電容的各個階段的狀態。

2.電容的工作階段分析：

電容從供應商制造出來，必然是不帶電荷的，也就是電容的初始狀態(無電荷存量)，而我們設計者，在使用電容構成電子產品后，也是無電荷的，當我們把產品的電源接上到產品使用完斷開電源恢復沒電的過程中，電容會經歷如下幾個過程：

【過程1:充電階段，過程2：滿電階段，過程3：放電階段。】

這里把電容的公式【初始電荷為0】寫上，提醒大家別忘記電容還有公式，每一個階段也是有理論計算相支持的。電容充電電路圖：

電容放電電路圖：

電容充電公式：

其中Uc(t)是電容工作過程中的每個時刻電壓。V1是充電電源電壓。exp是指數形式。

電容滿電公式：

電容放電方式：

電容充電和放電響應，其衰減快慢與 RC 有關。τ=RC 為一階電路的時間常數，它的大小反映了電路過渡過程時間的長短。

電容的另外兩個基礎公式，可以計算充電時間，以及和電容相關的掉電保持時間：

這里通過電容C和充電電壓dU可以計算電荷量dQ，再通過電荷量dQ/支路消耗的電流I，就可以得到充電(放電)時間dt。

【注意：電容在充電時，當做負載看待，電容在放電時，當做電源看待】

3.電容的充電,滿電與放電階段分析與仿真示意圖：

時刻1-電容無電荷，初始狀態電壓為0，下一時刻進入充電狀態;

時刻2-電容兩端開始充電，進入充電狀態，電壓隨之從0升高;

時刻3-電容兩端電荷充滿，電壓不變，進入滿電狀態;

時刻4-電容兩端此刻開始電荷放電，電壓降低，進入放電狀態;

時刻5-電容兩端電荷放電完畢，電壓降為0，進入初始無電荷狀態;

【時刻1-3是充電階段，時刻3-4是滿電階段，時刻4-5是放電階段】

【對比記憶：假設水池里有2個水龍頭，水龍頭1注水，水龍頭2放水，這架構很相似，同樣是三個階段】

階段1：水龍頭1打開給水池注水到滿了，水平面上升;

階段2：:保持滿水狀態;

階段3：水龍頭2打開給水池放水，水平面下降，直到水池無水。

審核編輯：湯梓紅