电感与电容

我是一名实习电工和PC硬件爱好者。我只是想知道为什么在主板上混合使用电感器和电容器？为什么不只使用电容器？我以为电感器会存储电荷，但会产生磁性。将其存储为磁性有何特别之处？

为了正确地回答这个问题，您应该了解电容器和电感器的属性。

电感器是开关稳压器所需的主要组件之一。电容器和电感器的相似之处在于电容器可以抵抗电压的变化，而电感器可以抵抗电流的变化。他们抵抗的“力量”取决于他们的价值

电容器广泛用于清理电源线，即消除（较高）频率的噪声或纹波。电感器用在开关电源中，其中有相对恒定的电流流过电感器。开关电源的工作方式是非常快地打开和关闭开关。当开关闭合时，电感器被“充电”。当开关断开时，能量从电感器吸收到负载中。通常，将这种电源与电容器去耦以创建稳定的电源线。

需要一个电感器来使该原理起作用。如果您知道在所有信号频率下电阻均相等的电阻，则应将电容器视为直流（0Hz）无穷大，高频为0的无穷大电阻。电感则相反：电感在0Hz时为0，在高频时为无限。但是，我们不称此电阻（仅用于纯电阻！），而是称阻抗。

基本上，PC主板或图形卡仅此而已。它们具有主芯片以及它们之间的路由，并且大多数其他组件是电源或芯片或连接器之间的一点接口。

电容器的基本电特性是电容器两端的电压不能瞬时变化，而电感的基本特性是流过电感器的电流不能瞬时变化。电容器通过在电场中存储能量来保持电压，而电感器通过在磁场中存储能量来保持电流。

这样的结果是，尽管电容器在较高频率下表现最佳，而电感在较低频率下表现最佳。另一个结果是，如果将交流电流通过电容器，则电压将滞后于电流一定的相位角，该相位角取决于电容和频率，电容器会抑制电压变化。同时，如果在电感两端施加交流电压，则电流将滞后于电压，其相位角取决于电感和频率，电感会抑制电流变化。

在某些情况下，电感器和电容器可以相互替代。在另一些国家，他们不能。当然，他们从不直接替代。这意味着某些电路可以稍作修改，以便使用电感器代替电容器，反之亦然，以达到相同的目的。有些电路不能。

电感器不在磁场中存储电荷，而是存储能量。当允许磁场崩溃时，电感器将自发产生电压。该电压通常比先前施加到电感器的任何电压高得多。电容器绝不会表现出高于其所施加电压的电压。因此，例如，电容器不能用于构建汽油发动机的点火线圈。

在某些方面，串联电容器类似于并联电感器。两种方法都可以使滤波器具有相同的频率响应。但是，这些电路的负载效果并不相同。串联的电容器会阻挡直流电，因此对于直流电源而言，它看起来像是无限大的阻抗：最轻的负载。并联的电感器正好相反：短路。从负载设备的角度来看，这两者看起来很相似：它看到的信号已经过高通滤波，并且没有直流电。但是，DC移除的方式不同。在开路负载下阻塞信号与将信号接地短路不同。

同样，串联的电感器类似于并联的电容器，但同样，负载效果也不相同。我们可以使用电容器通过将那些信号分流到回路来防止交流电或某些频率以上的交流电进入电路。有时这是可以接受的，例如当阻止RF噪声进入设备时。在其他一些情况下，将AC分流至地面可能会在该信号源上产生不可接受的负载。电感器可以通过对交流电产生高阻抗来阻止交流电。

因此，即使在可能用并联电感器代替串联电容器的电路中，反之亦然，考虑到负载差异可能需要我们选择其中一个。

这个问题也困扰了我很长时间，我什至在没有电感的情况下进行了“降压”转换器的仿真，所以现在我找出了问题所在:-)。

基本上，如果您跳过电感器，它将起作用。但是效率就像线性稳压器一样-电压下降仅归因于寄生电阻从12v电源到输出电容器的电压下降。

电感器在这里就像电阻器一样工作，但是它不会浪费任何能量，而是将其缓慢地泵入电容器中。

电感串联放置以滤除电气噪声。盖并联放置，以将噪声分流到地面。两者都可以引起电压和电流之间的相移，但是它们的方向相反，因此抵消了这种影响。

$X_C =X_L$$X_L= 2{\pi}fL$$X_{C}=\frac{1}{2{\pi}f C}$$V=0.707V_{max}$

答案的核心是由吉姆·C（Jim C）给出的。大多数教学材料都显示串联的电容器等效于并联的电感，反之亦然。这不是完全正确的，因为每个人都会将相位移向相反的方向。因此，如果您不想移动，则应将电感器和电容器组合在一起。在某些情况下，仅在一个方向上可以接受移动，因此您可以根据需要使用电容器或电感器。这是该主题的完整说明。