嵌入式硬件篇---电容串并联

电容的串并联是电子电路中非常基础且常用的连接方式，通过不同的连接组合，可以实现改变电容容量、调整耐压值等功能，从而满足不同电路的需求。下面用通俗易懂的方式详细介绍：

一、电容串联：降低容量，提高耐压

原理：多个电容像串珠子一样首尾相连，总容量会变小，总耐压值是各个电容耐压的总和（前提是每个电容耐压相同，若不同则以最小耐压值为参考）。 可以类比成 “多个水杯串联”：每个水杯的 “容量”（电容大小）不同，串联后整体能装的水（储存电荷）比最小的水杯还少，但能承受的总 “压力”（电压）是每个水杯承受压力的总和。

功能：

• 降低总电容容量：总容量公式为 \(\frac{1}{C_{总}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + ... + \frac{1}{C_n}\)（例如 10μF 和 10μF 串联，总容量为 5μF）。
• 提高电路耐压能力：适合高压场景（如 2 个耐压 10V 的电容串联，可承受 20V 电压）。

实际用途与场景：

• 高压电路分压：比如老式 CRT 电视机的高压电路中，用多个电容串联分担高电压，避免单个电容被击穿。
• 容量匹配：当手头没有小容量电容时，用多个大容量电容串联替代（例如需要 5μF 电容，可用两个 10μF 串联）。

二、电容并联：增大容量，保持耐压

原理：多个电容的两端分别连接在一起（正极接正极，负极接负极），总容量是各个电容容量的总和，但总耐压值由耐压最低的电容决定（“短板效应”）。 类比 “多个水杯并联”：每个水杯的 “容量” 相加，能装的水更多，但能承受的最大 “压力” 由最脆弱的水杯决定。

功能：

• 增大总电容容量：总容量公式为 \(C_{总} = C_1 + C_2 + ... + C_n\)（例如 10μF 和 20μF 并联，总容量为 30μF）。
• 保持耐压不变：总耐压 = 所有电容中最小的耐压值（例如 10V 和 15V 电容并联，总耐压为 10V）。

实际用途与场景：

• 滤波电路：电源电路中，需要大容量电容滤除交流杂波（让输出电压更稳定），但单个大容量电容响应速度慢，常将 “大容量电解电容 + 小容量陶瓷电容” 并联（例如主板电源接口处），既保证容量又提高响应速度。
• 储能电路：需要瞬间释放大电流的场景（如相机闪光灯、电机启动），用多个电容并联储存更多电荷，瞬间释放时提供足够电流。
• 容量扩展：手头没有大容量电容时，用多个小容量电容并联替代（例如需要 50μF，可用 5 个 10μF 并联）。

三、串并联结合：灵活调整容量和耐压

在复杂电路中，会同时使用串并联组合，既调整容量又满足耐压需求。 例如：需要一个 “容量 20μF、耐压 30V” 的电容，但手头只有 10μF/15V 的电容。

• 先将 2 个 10μF/15V 串联（每组容量 5μF，耐压 30V），再将 4 组这样的串联电路并联，总容量为 5μF×4=20μF，总耐压 30V，刚好满足需求。

总结：串并联的核心区别

通过串并联，电容可以像 “积木” 一样灵活组合，适应不同电路对容量和耐压的需求，是电子电路设计中基础且重要的技巧。