电容最基本的常识.docx

1、电容最基本的常识电容最基本的常识电容是由两片金属膜紧靠，中间用绝缘材料隔开而组成的元件。 当外加在电容器上的电压为1伏特，充电电流为1安培，充电时间为1秒时，我们将电容量定义为1法拉。 1法拉=103毫法=106微法=109纳法=1012皮法 电容器的射频电流与功率(1) 对于在固定频率下一个较低容值的电容或者是一个电容在较低的频率下工作，它们的最高电压极限一般都比最大功率损耗的极限到达快一些。 最大的额定电压决定于电容器的阻抗（Xc），就好像功率损耗决定于电阻的阻抗，或者叫做电容的等效电阻（ESR） 在没有超出电容器的额定电压情况下，允许流过电容的最大电流峰值是这样计算出来的：I=Er/Xc

2、 这里的Er是电容器的额定电压，电流是峰值电流，单位是A。 电容器的射频电流与功率(2) 流过电容的实际电流是这样计算出来：I=Ea/Xc，这里的Ea是应用电压或者是实际工作。 例1：0.1 pF，500V 的电容器使用在1000MHZ的频率上： 等效电阻：Xc=1/2(3.14)(1000106)(0.1x1012)1591 ohms 电流峰值：I=500/1591=0.315 Apeak 或 0.22 Arms. 如果超过这个电流，则工作电压将会超过额定电压。 电容器的射频电流与功率(3) 结论：最大功率损耗值是在假设电容器的端头是一个无穷大的散热器情况下计算出来得。这时传导到空气中的热量

3、是忽略的。一个10pF, 500V 的电容器工作在1000MHZ的频率，在功率极限下工作的电流峰值是7A，平均电流大概是5 Arms。在这种工作电流情况下，电容器的温度将会升到125。为了稳定地工作，它的实际最大工作电流是2 Arms，如果端头的散热效果很好可以到达3Arms。 散逸因数dissipation factor(DF) 有时DF值也用损失角tan表示。DF值是高还是低，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。频率愈高DF值愈高，温度愈高DF值也愈高。 DF 值一般不标注在电容器上或规格介绍上面。在DIY选取电容时，可优先考虑选取更高耐压的，比如工作电

4、压为45V时，选用50V的就不很合理。尽管使用50V的从承受电压正常工作方 面并无不妥，但从DF值方面考虑就欠缺一些。使用63V或71V耐压的会有更好的表现的。当然 再高了性价比上就不合算了。 什么是ESR？ 等效串联电阻（ESR）是电容器随频率改变而测得的电量总损耗，常被称为RS 。ESR是阻抗的真实部分，以欧姆来测量。它可以从导纳（GP）和电纳（BP）的真实部分依据方程：ESR= Gp/( Gp2+BP2) 来计算得到。 等效串联电阻ESR ESR的高低，与电容器的容量、电压、频率及温度都有关，ESR要求越低越好。当额定电压固定时，容量愈大 ESR愈低。当容量固定时，选用高额定电压的品种可

5、以降低 ESR。低频时ESR高，高频时ESR低，高温也会使ESR上升。等效串联电阻ESR 很多品牌可以从规格说明 书上查到。 ESR的比较 铝电解电容ESR比普通钽电解电容还要小一些. 钽电解电容抗冲击能力很差,用于开关电源滤波必须留较大余量. 我列举几种同可以用于5V/1A,100KHZ的输出滤波电容,优劣一看就知. 类型容量(F)/耐压(V)ESR(m) ； 一般铝电容470/10*2500800 ； 很好的铝电容470/10150250 ； 一般钽电容100/16*26001000； 很好的钽电容100/16100300 ； 多层陶瓷100/6.3510 漏电流； 电容器容量愈高，漏电流

6、就愈大；降低工作电压可降低漏电流。 反过来选用更高耐压的品种也会有助于减小漏电流。 结合上面的两个参数，相同条件下优先选取高耐压品种的确是一个简便可行的好方法；降低内阻、降低漏电流、降低损失角、增加寿命。电解电容工作在远低于额定工作电压时，由于不能得到有效的足以维持电极跟电解液之间的退极化作用，会导致电解电容的极化而降低涟波电流，增大ESR，从而提早老化。但是这个前提是“远低于额定工作电压”，选取额定工作电压标称值的2/3左右为正常工作电压，是比较合理的 涟波电流Irac 涟波电流对于石机（电子管）的滤波电路来说，是一个很重要的参数。涟波电流Irac 是愈高愈好。他的高低与工作频率相关，频率越

7、高Irac越大，频率越低Irac越小。传统的认为我们需要在低频时能够有很高的涟波电流，以求得到良好的大电流放电特性，使的低频更加结实饱满富有弹性，以及良好的控制驱动特性；实际上在高频时高的涟波电流对音色的正面帮助也很大，可以使高频有更好的延伸和减小粗糙感。 不同频率选用不同电容 小型云母电容器在250MHZ以内； 圆片型瓷介电容器为300MHZ； 圆管型瓷介电容器为200MHZ； 圆盘型瓷介可达3000MHZ； 小型纸介电容器为80MHZ； 中型纸介电容器只有8MHZ。 钽 电 容 金属钽为电极，其表面的氧化钽层为电容介质，种类电容器漏电电流很小，体积小，是一种很可靠的大电容的电容器 。 固体

8、钽电容体积小、漏电小、ESR小、温度稳定性好。适合于500KHz以下频率的滤波、退耦应用。 电解电容 电解电容是若干层铝箔和若干层电解纸，铝箔和电解纸贴附在一起，卷绕成筒状的结构，这样每两层铝箔中间吸附一层电解纸 第一步：铝箔的腐蚀。增大铝箔和电解质的接触面积，增大容量。 第二步：氧化膜形成工艺。将其表面氧化成三氧化二铝也就是铝电解电容的介质。 第三步：铝箔的切割。就是把一整块铝箔，切割成若干小块，使其适合电容制造的需要。 第四步：引线的铆接。 第五步：电解纸的卷绕。 第六步：电解液的浸渍。当电解纸卷绕完毕之后，就将电解液灌进去，使电解液浸渍到电解纸上 电解电容的加工 第七步：装配。将电容外面

9、的铝壳装配上，同时连接外引线，电容到这时已经基本成型了。 第八步：卷边。如果是那种“包皮”电容，就需要经过这一步，将电容外面包覆的PVC膜套在电容铝壳外面。不过如今使用PVC膜的电容已经越来越少，主要原因在于这种材料并不符合环保的趋势，而和性能表现没有太大关系。 第九步：组合装配。 如果是直插封装，就不需要经过这步 就是将SMT贴片封装工艺所需要的黑色塑料底板元件装在电容底部。铝电解电容器的耐压 铝电解电容器的额定电压的1.3倍作为电容器的浪涌电压。 工作电压高于160V时，是额定工作电压+50V作为浪涌电压，这是生产厂家保证的电压，可以允许在短时间内承受此电压。电容器处于浪涌电压时，电流会很

10、大，通常是正常情况的1015倍，如果时间太长，会爆开。 所以一般选用铝电容器应该把电压选得稍高些，实际工作电压为标称电压的7080%为宜。 电解电容要区分极性 电解电容分正负级，不应加反向电压或交流电压。对可能出现反向电压的电路，应选择无极性电容。 即使无极性的电解电容，也不能用于有交流电压的情况 铝电解电容与钽电解电容的比较 铝电解电容的容体比较大，串联电阻较大，感抗较大，对温度敏感。它适用于温度变化不大、工作频率不高（不高于25kHz）的场合，可用于低频滤波(在高频率得时候电解电容的并联滤波效果较低频差)。钽电解电容在串联电阻、感抗、对温度的稳定性等方面都有明显的优势。但是，它的工作电压较

11、低。 价格区别也较大。 电解电容的设计总结 1.电解电容在滤波电路中根据具体情况取电压值为噪声峰值的1.2-1.5倍，并不根据滤波电路的额定值。 2.电解电容的正下面不得有焊盘和过孔。 3.电解电容不得和周边的发热元件直接接触。 4.铝电解电容分正负极，不得加反向电压和交流电压，对可能出现反向电压的地方应使用无极性电容。 5.对需要快速充放电的地方，不应使用铝电解电容器，应选择特别设计的具有较长寿命的电容器。 6.不应使用过载电压 ? a.直流电压与紊波电压叠加后的缝制电压低于额定值。 ? b.两个以上电解电容串联的时候要考虑使用平衡电阻器，使得各个电容上的电压在其额定的范围内。 7.设计电路

12、板时，应注意电容齐防爆阀上端不得有任何线路，并应留出2mm以上的空隙。 8.电解也主要化学溶剂及电解纸为易燃物，且电解液导电。当电解液与pc板接触时，可能腐蚀pc板上的线路。以致生烟或着火。因此在电解电容下面不应有任何线路。 9.设计线路板向背应确认发热元器件不靠近铝电解电容或者电解电容的下面。 聚合物铝电解电容器 聚合物固体片式铝电解电容器。此系列铝电解电容器具有超越现有液体片式铝电解电容器和固体片式钽电解电容器的电性能、良好的温度稳定性和阻抗频率特性，可广泛应用于等离子电视机、液晶显示器、数字机项盒等高端电子设备中，也适用于手机等便携设备。 聚合物固体片式铝电解电容器，采用导电性高分子聚合

13、物材料作为固体电解质制成。此系列元件的等效串联电阻（ESR）低至产品规格表值以下，具有快速的电流转换能力和瞬时响应能力。在工作温度和频率变化的情况下，电容量稳定；在高温和低温时，ESR和容量都很稳定；额定电压范围内无需降压使用。 这种电容器具有低等效串联电感（ESL）的特性。在500MHz频率条件下，其ESL为600?pH，仅仅是传统产品的一半。 瓷 介 电 容 高频瓷介电容 ，符号：CC，电容量：1-6800p ，额定电压：63-500V 主要特点：高频损耗小，应用高频电路稳定性好。 低频瓷介电容 ，符号：CT，电容量：10p4.7u ，额定电压：50V-100V ，主要特点：体积小，价廉，

14、损耗大，稳定性差应用到要求不高的低频电路 云母电容 云母和陶瓷电容 其容体比很小，串联电阻小，电感值小，频率/容量特性稳定。它适用于电容量小、工作频率高（频率可达500MHz）的场合，用于高频谐振、滤波、旁路、去耦。但这类电容承受瞬态高压脉冲能力较弱，因此不能将它随便跨接在低阻电源线上，除非是特殊设计的。 用于中频变压器（中周)谐振的较多。 聚脂膜电容器CL11（涤沦） 为有感结构，用聚脂膜作为电介质和铝箔为电极绕制而成，导线采用镀锡铜包钢线，使用环氧树脂包封。 金属化聚脂膜电容器? 其串联电阻小，电感值小，电容量相对时间、温度、电压很稳定。它适用于要求频率稳定性高的场合，可用于高频滤波、旁路

15、、去耦。 独石电容器? 属高温烧结产品，具有很高的介电系数，常用于生产小体积，大容量的电容器，广泛应用于滤波、旁路等电路场合。 额定电压：50V、63V、100V 容量范围：10P-1UF 电容通常有10%,20%,+80/-20%,亦有1%的，容量0.5p - 100uF,耐压有高达 KV的，大量用于滤波器，耦合，去耦，高频电路。有数据说这类电容销量是总数的50%以上。 金属化聚炳烯膜抗干扰电容器X2-MKP? 特点：以金属化聚炳烯膜作介质和电极，用PBT塑壳和环氧树脂密封，其阻燃特性符合UL-94标准，具有电性能优良，可靠性好、损耗小、抗湿性强、使用寿命长和良好的自愈性能。 金属化聚脂膜抗

16、干扰电容器X2-MKT 为无感结构，用金属化聚脂膜作介质/电极绕制而成，导线采用镀锡铜包钢线，使用环氧树脂密封在塑料壳中。 金属化聚脂膜轴向电容器? 为无感结构，用金属化聚脂薄膜作为电介质/电极绕制而成，导线采用镀锡铜包钢线（或软线），外层用聚脂胶带包裹，两端用环氧树脂密封。 电容器/电阻器复合组件 由一只电容与电阻串联组成，用环氧树脂（或塑壳）封装 特点：组成谐振电路，能有效地吸收由感性负载和其它因素引起的浪涌电压，适用于电源跨线降噪线路，数控机床，音响设备，尤其适合保护电磁继电器和开关的接点，抑制接点的震颤。 金属化聚炳烯膜交流电动机电容器 特点：以金属化聚炳烯膜材料作介质和电极，用PVC

17、塑壳和环氧树脂密封，单向引出结构，其阻燃特性符合UL-94标准，具有损耗小、抗湿性强、电性能优良，可靠性好、容量大、使用寿命长和良好自愈性能。 用途：本产品适用于电风扇、洗衣机、电冰箱、空调等设备、仪器的交流电机启动和运转用。 金属化聚炳烯膜交流电动机电容器 高压高频、高频感应、高压变频等用高压（15000V） 、高频AC/DC金属化电容器。 大电流电流500A）。 产品广泛应用于：空调、冰箱、洗衣机、抽油烟机、电风扇、微型电机，电动工具、各种灯具等电机起动与运转 纸介电容和聚酯薄膜电容 其容体比较小，串联电阻小，感抗值较大。它适用于电容量不大、工作频率不高（如1MHz以下）的场合，可用于低频

18、滤波和旁路。 使用管型纸介电容器或聚酯薄膜电容器时，可把其外壳与参考地相连，以使其外壳能起到屏蔽的作用而减少电场耦合的影响。 安规电容 安规电容是指用于这样的场合，即电容器失效后，不会导致电击，不危及人身安全. 安规电容安全等级 应用中允许的峰值脉冲电压 过电压等级（IEC664） X1?2.5kV 4.0kV? X2?2.5kV? X3? 1.2kV? ? X,Y电容 Y电容的电容量必须受到限制，从而达到控制在额定频率及额定电压作用下，流过它的漏电流的大小和对系统EMC性能影响的目的。GJB151规定Y电容的容量应不大于0.1uF。Y电容除符合相应的电网电压耐压外，还要求这种电容器在电气和机械性能方面有足够的安全余量，避免在极端恶劣环境条件下出现击穿短路现象。 Y1? 双重绝缘或加强绝缘? 250V Y2? 基本绝缘或附加绝缘? 150V 250V Y3? 基本绝缘或附加绝缘? 150V 250V Y4? 基本绝缘或附加绝缘?