电子元器件系列知识电容.docx
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电子元器件系列知识电容
电子元器件系列知识—电容
参数
1. 标称电容量（CR）。
电容器产品标出的电容量值。
云母和陶瓷介质电容器的电容量较低（大约在5000pF以下）；纸、塑料和一些陶瓷介质形式的电容器居中（大约在0.005uF~1.0uF）；通常电解电容器的容量较大。
这是一个粗略的分类法。
2. 类别温度范畴。
电容器设计所确定的能连续工作的环境温度范畴。
该范畴取决于它相应类别的温度极限值，如上限类别温度、下限类别温度、额定温度（能够连续施加额定电压的最高环境温度）等。
3. 额定电压（UR）。
在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下，能够连续施加在电容器上的最大直流电压或最大交流电压的有效值或脉冲电压的峰值。
电容器应用在高电压场和时，必须注意电晕的阻碍。
电晕是由于在介质/电极层之间存在间隙而产生的，它除了能够产生损坏设备的寄生信号外，还会导致电容器介质击穿。
在交流或脉动条件下，电晕专门容易发生。
关于所有的电容器，在使用中应保证直流电压与交流峰值电压之和不得超过电容器的额定电压。
4. 损耗角正切（tgδ）。
在规定频率的正弦电压下，电容器的损耗功率除以电容器的无功功率为损耗角正切。
在实际应用中，电容器并不是一个纯电容，其内部还有等效电阻，它的简化等效电路如附图所示。
关于电子设备来说，要求RS愈小愈好，也确实是说要求损耗功率小，其与电容的功率的夹角要小。
那个关系为：
tgδ=RS/XC=2*3.14*f*C*RS。
因此，在应用当中应注意选择那个参数，幸免自身发热过大而阻碍寿命。
5. 电容器的温度特性。
通常是以20℃基准温度的电容量与有关温度的电容量的百分比表示。
6. 使用寿命。
电容器的使用寿命随温度的增加而减小。
要紧缘故是温度加速化学反应而使介质随时刻退化。
7. 绝缘电阻。
由于温升引起电子活动增加，因此温度升高将使绝缘电阻降低。
电容的分类
电容器包括固定电容器和可变电容器两大类。
其中固定电容器又可依照其介质材料分为云母电容器、陶瓷电容器、纸/塑料薄膜电容器、电解电容器和玻璃釉电容器等；可变电容器也能够是玻璃、空气或陶瓷介质结构。
以下附表列出了常见电容器的字母符号。
附表
字母
电容器介质材料
字母
电容器介质材料
A
钽电解
L
聚脂等极性有机薄膜
B
聚笨乙烯等非极性有机薄膜
N
铌电解
C
高频陶瓷
O
玻璃膜
D
铝电解
Q
漆膜
E
其他材料电解
T
低频陶瓷
G
合金电解
V
云母纸
H
纸膜复合
Y
云母
I
玻璃釉
Z
纸
J
金属化纸
电容的耐压和绝缘电阻
电容长期可靠地工作，它能承担的最大直流电压，确实是电容的耐压，也叫做电容的直流工作电压。
假如在交流电路中，要注意所加的交流电压最大值不能超过电容的直流工作电压值。
表1是常用固定电容直流工作电压系列。
有*的数值，只限电解电容用。
常用固定电容的直流电压系列
1.6 4 6.3 10 16 25 32* 40 50 63
100 125* 160 250 300* 400 450* 500 630 1000
由于电容两极之间的介质不是绝对的绝缘体，它的电阻不是无限大，而是一个有限的数值，一样在1000兆欧以上。
电容两极之间的电阻叫做绝缘电阻，或者叫做漏电电阻。
漏电电阻越小，漏电越严峻。
电容漏电会引起能量损耗，这种损耗不仅阻碍电容的寿命，而且会阻碍电路的工作。
因此，漏电电阻越大越好。
电容的种类区分
电容的种类也专门多，为了区别开来，也常用几个拉丁字母来表示电容的类别，如图1所示。
第一个字母C表示电容，第二个字母表示介质材料，第三个字母以后表示形状、结构等。
上图是小型纸介电容，下图是立式矩开密封纸介电容。
表1列出电容的类别和符号。
表2是常用电容的几项特性。
表1电容的类别和符号
使用指针式万用表判定电容的极性.
不明白极性的电解电容可用万用表的电阻挡测量其极性。
我们明白只有电解电容的正极接电源正（电阻挡时的黑表笔），负端接电源负（电阻挡时的红表笔）时，电解电容的漏电流才小（漏电阻大）。
反之，则电解电容的漏电流增加（漏电阻减小）。
测量时，先假定某极为“+”极，让其与万用表的黑表笔相接，另一电极与万用表的红表笔相接，记下表针停止的刻度（表针靠左阻值大），然后将电容器放电（既两根引线碰一下），两只表笔对调，重新进行测量。
两次测量中，表针最后停留的位置靠左（阻值大）的那次，黑表笔接的确实是电解电容的正极。
测量时最好选用R*100或R*1K挡。
铝电解电容器的套管颜色与其特性
铝电解电容器的铝壳别处有一个塑料套管。
塑料套管的颜色有多种，例如浅蓝色的、橙色的、黄色的等。
生产厂家之因此把铝电解电容器的套管制成五光十色，其目的并非仅仅为了美观，而是具有特定的意义，在选用和更换铝电解电容器时应重视这一特点。
现给出常见铝电解电容器的套管颜色与含义如下表所示，
附表：
铝电解电容器的套管颜色与其代表的特性
铝电解电容器使用须知
1、直流电解电容器只能使用在直流电路上，其极性必须标明在适当的位置或在导针/端子旁边。
2、在电路回路中如不清晰或不明确线路的极性时，则建议使用无极性电解容器。
3、电解电容器的工作环境温度不能超过规定的使用温度范畴。
4、电解电容器应储存于低温及干燥场所，如储存期较长，则使用前应用额定电压对其重新老练。
5、通过电解电容器的纹波电流不应超过其充许范畴，如超过了规定值，需选用耐大纹波电流的电解电容器。
6、使用时，电解电容器的工作电压不应超过其额定电压。
7、电烙铁等高温发热装置应与电解电容器塑料外壳保持适当的距离，以防止过热造成塑料套管破裂。
8、在焊接电解电容器时，其焊接时刻和焊接温度不应超过10秒钟及260摄氏度。
9、对导针、端子，如施加超过规定的力，将会破坏电解电容器的内部结构。
浅谈电源滤波用电解电容
电容器（capacitor）在音响组件中被广泛运用，滤波、反交连、高频补偿、直流回授…随处可见。
但若依功能及制造材料、制造方法细分，那可不是一朝一夕能说得明白。
因此缩小范畴，本文只谈电解电容，而且只谈电源平滑滤波用的铝质电解电容。
每台音响机器都要吃电源─除了被动式前级，既然需要供电，那就少不了「滤波」那个动作。
不要和我争，采纳电池供电因此无必要电源平滑滤波。
但电池充电电路也有整流及滤波，故滤波电容器依旧会存在。
我们现在习用的滤波电容，正式的名称应是：
铝箔乾式电解电容器。
就我的观看，除加拿大SonicFrontiers真空管前级，曾在高压稳压线路中选用PP塑料电容做滤波外，其它机种一概差不多上采纳铝箔乾式电解电容；
面对电源稳压线路中担任电源平滑滤波的电容器，你第一想到的会是什麽？
─容量？
耐压？
电容器的封装外皮上一定有容量标示，那是指静电容量；也一定有耐压标示，那是指工作电压或额定电压。
工作电压（workingvoltage）简称WV，为绝对安全值；若是surgevoltage（简称SV或Vs），确实是涌浪电压或崩溃电压;，超过那个电压值就保证此电容会被浪淹死─小心电容会爆！
依照国际IEC384-4规定，低於315V时，Vs=1.15×Vr，高於315V时，Vs=1.1×Vr。
Vs是涌浪电压，Vr是额定电压（ratedvoltage）。
电容器的电荷能量是以Q＝CV来表示，Q是库伦，C是静电容量，V是电压；故当电压值不变时，加大静电容量就能增高电荷能量。
请注意，电容器的容量单位应是F（farad），但是因计量太高造成数值偏低，故多改用μF，1F=一百万μF。
国外也有用mF表示μF，事实上mF不十分贴切，但机械式打字机上没有μ键，故用m代表micro。
有了静电容量及工作耐压两个参数，若你正在选购电容，接下来你会考虑什麽？
直觉上是价钱。
嗯，那个参数专门重要，而且数值愈低愈佳。
也有人先想到品牌，并坚持日本货打死不用─还存著八年抗战情结？
美国货也仅能排第二，瑞典或德国制造的才能排第一。
嗯，那个参数也专门重要。
但既然谈到品牌，那就不能忽略系列型号；因为一个制造厂会生产许多不同系列的产品，系列不同，品质及价格就会不同。
OK，我们先整理一下，有关电源平滑滤波电容器的参数已知有：
静电容量、额定工作电压、涌浪崩溃电压、价格、品牌、型号系列。
不应该只有小猫两三只，外型尺寸也应该专门重要，因为与它相关的有重量及接脚型态，snap-in是插焊PC板式，screw是锁螺丝式。
至於重量，同容量同耐压，但品牌不同的两个电容做比较，重量一定不同；而外型尺寸更与机箱规划有关。
有些电容不是全圆型，有点像是多角型，Philips、BHC都有这种看起来看起来专门高级的系列。
现在我们再整理一下，加上重量、外型尺寸、接脚型态─已有九个参数。
外皮颜色？
这是谁提出来的？
专门妙。
因白色、黑色、蓝色塑胶封装都有厂商在用，它有时也具有某些意义，例如日规黑底金字常代表高级foraudio音响级电容。
仅凭外观还能想到哪些？
制造日期，9627确实是1996年第27周出厂；近年来日制电容看起来逐步有意省略制造日期的标示。
但外皮颜色及文字印刷不直截了当与品质有关，故仅加上制造日期参数。
还有，别忘了适用工作温度，因为105度C比85度C更适用於真空管机。
若机器要摆在南极，最好选耐负55度C的品种。
容量误差也别遗漏，当采多颗并联，为求得单只特性平均，误差因此是愈低愈佳。
现在再加上工作温度及容量误差，咱们手上已有12个参数，对电容器应有三成以上了解。
请别会错意，电容的工作温度不是指环境或表面温度─不管几度，封装塑胶外皮差不多上一样，它是指铝箔工作温度，因此装管机选用85度C品种也绝对OK，只要将电容器远离管仔就一定安全。
但是真正有关电容器品质的几个重要参数，却都只存在原厂规格书中，完全可不能显露在成品封装外皮上，而这些重要参数才是本文谈论的重点。
散逸因数─缺失角：
散逸因数dissipationfactor（DF）存在於所有电容器中，有时DF值会以缺失角tanδ表示。
想想，缺失角，既有缺失，因此愈低愈好。
塑料电容的缺失角专门低，但铝电解电容就相当高。
DF值是高依旧低，就同一品牌、同一系列的电容器来说，与温度、容量、电压、频率……都有关系；当容量相同时，耐压愈高的DF值就愈低。
举实例做说明，同厂牌同系列的10000μF电容，耐压80V的DF值一定比耐压63V的低。
所本刊选用滤波电容常会找较高耐压者，不是没有道理。
此外温度愈高DF值愈高，频率愈高DF值也会愈高。
但许多电容器制造厂，在规格书上常不注明散逸因数DF值，因为数值甚高专门难看。
以瑞典RIFA为例，其蓝色PHE-420系列是MKP塑料电容，它的DF值最低是0.00005/最高是0.0008。
但白色顶级PEH169系列铝质电解电容，就未标示缺失角规格。
若真注明DF值，可能会是1.0000，小数点是在1的後面。
漏…漏电流：
哇！
漏电！
最好没有。
但是没方法，铝电解电容在工作时一定会产生漏电流。
漏电流（leakagecurrent）因此要低，它的运算公式大致是:
I＝K×CV。
漏电流I的单位是μA，K是常数，例如是0.01或0.03，每家制造厂会选择不同的常数。
但不论如何，电容器容量愈高，漏电流就愈大。
假如你有容量愈大平滑成效愈好的方法，那个「漏电流」也请考虑在内。
从运算式可得知额定电压愈高，漏电流也愈大，因此降低工作电压亦可降低漏电流。
但降低电容器的漏电流并不容易，低漏电流lowleakagecurrent-LL系列价格高昂，我曾向国内厂商订制一批低漏电流LL系列电容，价格比许多进口电容还贵。
漏电流规格，铝电解电容就比钽电解电容差许多，钽质电容也有乾式及湿式两种，只是它的容量及耐压都较低。
除专门定制外，面对一样品，想要降低它的漏电流可设法提高Vs对Vr的比值。
Vs是涌浪电压，其值因此比Vr额定电压高，但施加电压（真正的工作电压）还应该比Vr低，例如取Vr的90％；找高耐压品种可说是完全正确。
等效串联电阻ESR：
一只电容器会因其构造而产生各种阻抗、感抗，比较重要的确实是ESR等效串联电阻及ESL等效串联电感─这确实是容抗的基础。
电容器提供电容量，要电阻干嘛？
故ESR及ESL也要求低…低；但lowESR/lowESL通常差不多上高级系列。
ESR的高低，与电容器的容量、电压、频率及温度…都有关，当额定电压固定时，容量愈大ESR愈低。
有人习用将多颗小电容并接成一颗大电容以降低阻抗，其理论是电阻并联阻值降低。
但若考虑电容接脚焊点的阻抗，以小并大，不见得一定会有收成。
反过来说，当容量固定时，选用高WV额定电压的品种也能降低ESR；故耐压高确实好处多多。
频率的阻碍：
低频时ESR高，高频时ESR低；因此，高温也会造成ESR的提升。
串联等效电阻ESR的单位是mΩ，高级系列电容常是lowESR及lowESL。
若比较低内阻及低漏电流两种特性，则低内阻容易达成，故标示lowESR的电容倒专门常见。
ESR与缺失角有关联，ESR＝tanδ/（ω×Cs），Cs是电容量。
有时电容器规格上会有Z，它与ESR的意义不同，但Z的运算示与ESR有关，同时也考虑到容抗及感抗，是真正的内阻。
刚才提到电容的ESR单位是mΩ，那是指大电容，若是220μF小容量电容，其ESR单位就不是mΩ而是Ω。
何种电容器的ESR最低？
答案只有一个：
Sanyo的OS有机半导体电容！
涟波电流Irac
前面谈到的散逸因数DF-缺失角tanδ、漏电流、ESR-串联等效电阻…等，其值差不多上愈低愈好，但现在要提的涟波电流ripplecurrent却是愈高愈好。
专门是现在都专门讲究後级扩大机要有大电流输出，电源平滑滤波电容器的涟波电流Irac（或Iac）就显得格外突出。
涟波电流Irac的标示至少应有低频及高频工作时两种规格数字，低频大约是以120Hz做标准，高频大致是以10KHz做标准，但不同制造厂商可能会有略微的差别。
涟波电流与频率刚好成正比，因此低频时涟波电流也比较低。
但是对我们音响迷来说，低频段的Irac值才是重要。
因此在采购电容器时，涟波电流数字高低是极为重要的依据。
在一样状况下，同品牌时，锁螺丝式电容的涟波电流通常比snap-in插PC板式来得高。
曾经有一种说法：
RIFA的10000μF相当於其它厂牌15000μF，因为大部份日制电容的涟波电流都不高，而RIFA又专门高，故看起来能够一个当两个用。
德国Siemens、英国BHC电容，在Irac这项特性上也常优於日制品。
就笔者所知，Irac最大的电容，是SiemensSIKOREL系列电容为最高，6800μF/63V就高达20A！
若是小容量电容，Irac最大的是SanyoOS电容。
就後级扩大机的动作来说，专门多人会认定低频时吃电流。
有个方法能够试：
以电表直流电压-DCV最低档量任一只射极电阻压降，最好是指针电表，播放唱片，将前级音量转大，注意电表指针的摆动，你就会发觉低频因此会吃电流，四把吉它连弹也会猛吃电流！
什麽音乐最适合run-in後级扩大机？
Holst的《行星组曲》第一曲MARS。
现在你应该差不多明了六成以上，或许你想问：
有没有体型不大，漏电低、ESR低、tanδ低、误差低、价格低，但涟波电流高、适用温度范畴高的铝电解电容？
嗯…，没有！
关於容量误差，近年来铝质电解电容颇有进步，以往是-20％～+40％，现在大多是+/-20％。
但其容量常偏＋而不是偏－，故10000μF测量起来有可能会接近12000μF。
精确量取大容量电容器的静电容量，是我多年来一直想做的事。
不要怀疑，这种测试仪器专门难买到，美国曾制造过，可量至99999μF，并能同时显示DF值及ESR值；而且电容量是100Hz、1KHz、10KHz三段（不是两段）频率测试的平均值。
这种仪器国内市场曾显现过，小卖新台币十万元─只差漏电流的测试。
额定工作电压的安全度，在我的标准是：
至少理让15％。
例如某电容的额定电压是50V，尽管涌浪电压可能高至63V，但我最高只会施加42V电压。
让电容器的额定电压具有较多的余裕，能降低内阻、降低漏电流、降低缺失角、增加寿命，一举数得何乐不为？
往常曾看过日制扩大机，±48V工作电压配上10000μF/50V滤波电容；短时刻内因此可不能烧坏，但时日长久，寿命有可能降低，那就得更换新品或另购新机。
因此日制品常有「时刻到了，该走了」的宿命，你也不能指责它是偷工减料，如何说做生意总要图利，若一辈子只能卖你一次，如何赚钱？
容量愈高哼声愈低？
自己装，最厌恶的确实是哼声除不掉。
有人将滤波电容加大，哼声就没了。
我是不十分相信，因扩大机的哼声常是因地回路不当引起，来自电容器微乎其微。
然而理论上，容量愈高，电源平滑成效也就愈佳，因此大容量的做法，是许多设计者及DIY迷亦深信不疑。
因此许多後级扩大机，专门是美国产品Krell、MarkLevinson，最爱采纳大水塘─大电容；丹麦的Dynaudio，连前级扩大机都用到十数万μF之容量。
至於AC&DC交直流，也比较倾向於「大容量」派，但尚适可而止。
但是也有许多名厂走低容量路子，例如美国Amcron有台250W×2专业後级扩大机，两声道合计500W，只用了2只8200μF小滤波电容器（看起来是小了点）。
瑞士Goldmund确实是Hi-End品牌，产品送到各杂志社试听，没有一个评论员胆敢说它坏，它的大後级确实是采纳小电容。
瑞士FMAcoustics更是贵到毙，一台立体声後级後级可换一部Benz车。
它的220W×2专业後级，号称数十A电流输出，本人亲眼得见，全机只使用2只10000μF/100V滤波电容。
大容量滤波与低容量滤波两种理论差不多上是对立的，但却同时存在於音响圈。
以低容量论点设计扩大机，也能够完全没有哼声，而且低频表现也不比「大水塘」机差。
重点是什麽？
Irac涟波电流。
假如你现在依旧满脑子的大容量，那你还不了解电解电容！
给大伙儿一个建议：
组装後级若采纳低容量滤波电容时，千万要配用高功率电源变压器。
也确实是「瘦了电容器、肥了变压器」，这可能确实是扩大机好声的秘绝。
以这几年详细之观看，後级扩大机若要好声，采纳大功率电源变压器比采纳大容量滤波电容有效多了。
一颗大的？
多颗小的？
OK，有人放心不下，滤波电容坚持要大μF─那是找一个大的，依旧用十来个小的并接？
又有人说用小颗并，不但内阻能够降低，反应速度也会也快，透亮度及解析度都比较好。
MarkLevinson及Krell的後级不是以小并大，但有谁认为它反应速度慢、不透亮有雾？
面对此问题，我自己都长期陷入迷阵中。
就机箱规划来说，用多颗小电容并联看起来比较理想，而且进货量大价格也廉价，甚至前级、後级、综合机，都可采纳同一种电容。
进口机与国产机的命运有些不同，当消费者面对数十万元进口机采纳多颗小电容时，他会自我说明：
那个专门有道理；但面对国产品时，他可能会有另一套恶毒的说法：
偷工减料！
就音质表现，大水塘or小水塘、一颗大的or多颗小的，应该没有绝对关系。
邓小平说得好：
管它黑猫、白猫，会捉老鼠的确实是好猫。
制造厂牌也关乎品质特性，前述有人终其一生不用日制品。
美国原本有两大电容器品牌Mallory及Sprague，现在Sprague已成绝响，因为它被日本NipponChemi-con收购，且公司名称注册UnitedChemi-Con/简称UCC。
但只要是仍在美国制造，外皮印有madeinUSA，商标更换与制造品质应无关联。
只是外界已有耳语：
UCC比Sprague差，可能性如何？
日本商社一旦接手，行销政策自然会大幅改变，为了提高出货量必得降低售价；但假格下滑也会导致品质下滑。
询问本地代理商瑞普公司，UCC电容销售量比Sprague低，显示国内厂商有排斥UCC的反映。
若比较UCC及Sprague的规格特性，果然是一付Japanese样─体型大为缩水，原本40mm×80mm的改成40mm×50mm，价格可能较低廉，但ESR增加、Irac减小─怎不令人掷笔三叹？
你对日制品有疑虑？
没方法，非但美国如此，德国也需要日本资金进入来个德日合作，Siemens就和松下Matsusita共同生产S＋M电容器。
这是以后趋势，几乎不可幸免。
RIFA也早就被EVOX吃下，EVOX是大集团，到处设厂，本刊SigEnd单端前级有用到1μF电容，确实是EVOX品牌，尽管自美国进口，但一付台制品模样。
储存及工作寿命：
比起电阻、IC、电晶体、塑料电容这些半永久性元件，铝电解电容的寿命就值得重视。
一是储存年限，自然与寿命有关，10～20年应无问题。
存放过久的电容不宜赶忙使用，利用powersupply先将它aging（活化）；夹上端子，缓慢调整powersupply电压，由低至高，最高可调至此电容的额定电压。
工作寿命就专门难说得明白，所谓长寿命LL-longlife电容，通常是表示涟波电流Irac稳固。
前面曾谈到电容的Irac与工作温度及频率都有关，例如同是10KHz，40度C时是15A，85度C时是9A；15A/9A＝1.67。
此数字确实是电容的寿命因数（本人临时想出来的），数字愈高寿命愈低，数字愈接近1寿命愈长。
假如没记错，1.93表示10万小时，1.85表示20万小时，故1.67至少50万小时！
但电容器的要紧功用是充、放电特性，因此不宜经常快速充、放电。
有两个方法可有效延长电容器寿命：
一是减少开机、关机次数，二是设法降低开机时的瞬时充电电流─你听明白了吗？
本刊也注意到此问题，故多年来差不多上如此做。
即令是如此，若问：
到底是哪一种电容的音质较好？
这也实在难以回答。
差不多上，不同品牌、系列的电容，它的声音表现自然也是不同。
我个人可不能「日制品打死不用」，只要处理得当，日制品也不输欧美货。
多年前曾用过ELNA高级Cerafine音响级电容，它的ESR尽管低，但Irac也不高，装在amp.上，低频专门厚实，但雾气较重，不够透亮。
但是并上speed-up小电容後，就豁然爽朗。
故实际装配时，记得一定要在主滤波电容上加并speed-up小电容，此举「至少」会改善高频响应。
数值是多少？
最好是一大一小，大的1μF、小的0.1μF，MKP是最低要求。
有时并上小电容会发觉助益不大，这可能是小电容未选对。
RIFA的电解及塑料电容，若想加并speed-up，奉劝你不要找WIMA，建议各位试试MIT的PPFX-S锡箔或RTX系列0.1μF。
写这篇文章的同时，也留意各杂志的广告，美国Krell及加拿大Class'eAudio的Hi-End後级新机种难道都采纳日本Nichicon电容做主电源平滑滤波！
但杂志评论员有谁敢说它差？
！
前级扩大机吃不了数百mA电流，故滤波电容较易选择。
高瓦数、高输出电流扩大机就专门难侍侯，现在滤波电容的Irac特性就要考虑在内。
对於滤波用电解电容，有几点值
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