电容

本质：电容两端电压不能激变，所以可以起到稳定电压作用。充放电。

电容量的大小:

想使电容容量大:①使用介电常数高的介质 ②增大极板间的面积 ③减小极板间的距离。

品牌

国外：村田 muRata、松下 PANASONIC、三星 SAMSUNG、太诱 TAIYO YUDEN、TDK、威世 VISHAY、等等。

国内：国巨 YAGEO(中国台湾)、风华 FH、宇阳科技 EYANG、信昌电陶 PSA、三环 C

1.电容的种类

瓷片电容、插件电解电容、贴片电解电容、钽电容、CBB电容、插件瓷片电容、（X电容、Y电容，属于安规电容，对功能没有影响，对性能没有影响）、穿心电容（EMC）。

2.电容的主要作用

滤波、旁路、去耦、隔直（音频）、储能、自举

滤波（滤除杂波，滤除尖峰电压，使电压平滑）

旁路（是滤除由电源产生往IC内部侵入的AC交流噪声）滤除高频噪声

去耦（滤除由IC内部产生往电源方向侵入的AC交流噪声，该谐波电流滤除，否则该噪声就会侵入到电源进而产生辐射）滤除低频噪声。

旁路电容和去耦电容很多时候是同一个电容，选型：电容要大，阻抗要小。一般情况下，瓷片电容。

隔直：阻止直流信号而让交流信号通过（音频信号、纹波测量）（两个器件通过高速信号相连）

储能：当负载变化过快时，及时补偿，维持电压稳定，或者离电压源过远，加电容可以起到稳定作用。

泄放高频噪声

高速电路中，无时无刻都存在状态改变，从而在电路中产生大量噪声干扰。在电源的传输路径上，需要通过电容将这些高频噪声写放到相对稳定的地平面中，避免干扰器件的正常工作。

(根据阻抗公式在频率较高时，电容表现为低阻抗)

电容通高频阻低频

因为容抗Xc = 1/(2πfC)，其中f是电源的频率，C是电容的容值，频率f越高，容抗越小，所以说，电容通高频阻低频，高频信号的时候，电容的容抗小，低频信号的时候，电容的容抗大。

电容降压原理

 电容具有隔直流通交流的特性，在交流回路中存在着一定的阻抗，称之为容抗。也就是说利用此特性可在交流电中用于降压。但千万要注意必须是无极性电容，有极性的电容只能用于直流回路中。

举例：接入市电220V50Hz时，负载RL需要一个最大约69mA的电流，串联一个电阻R1

 R1的阻抗：

串入一个3188Ω/15W的电阻，假设电容C1的容量为1uF，那么C1的容抗Z计算

 

3.钽电容的缺点特性

优点：容值大、耐温好、ESR小、尺寸小

缺点：价格高、耐压不高、容量越大耐压越低   

15V以上直流电压的滤波不建议使用钽电容 ，高温会增加钽电容失效的概率，因此高温应用中需要增加电压降额。

4.铝电解电容

（有丝印正极）

静电容量：铝电解电容器的静电容量值是在 20℃，120Hz /0.5V。

①温度升高，容量也会升高； 温度降低，容量也会降。

②频率越高，容量越小； 频率越低，容量越大。

漏电流：当施加直流电压时，电介质氧化层允许很小的电流通过，这一部分电流称为漏电流。

漏电流会随时间而变化，如图所示、随时间而减小后会达到一个稳定值。

当温度升高时，漏电流增加；温度降低，漏电流减少施加的电压降低，漏电流值也会减少。

频率特性

在低频率区间，有频率依存性的电介质损失影响大，因而 R 曲线向下。

在高频区间，电解液 和电解纸的阻值占主导地位，不再受频率的影响，因而 R 值趋于稳定。

ESR参数（频率升高， ESR 是会下降）

①容量越大，ESR 值越小。 ②额定电压越大，ESR 值越小。

额定纹波电流

如果纹波电流比较大的话，内部发热严重，会导致电容器失效、因此设定有额定的纹波电流。

ESR 越小，额定纹波电流越大。 封装越大，额定纹波电流越大。

优点：价格低、容量很大、耐压很高，ESR高 

缺点：.体积大  、耐温差（有电解液 容易挥发）、阻抗比较大（发热，加速挥发，容量就急剧下降）、使用温度范围窄、、高频特性差(ESL大、谐振频率低。高频下容量小)

在大于 75℃的高温场合，选用容量较大的规格，发挥铝电解电容的优势。

5.陶瓷电容

MLCC（Multi-layer Ceramic Capacitors）是片式多层陶瓷电容器

MLCC 电容特点：机械强度：硬而脆，这是陶瓷材料的机械强度特点。 热脆性：MLCC 内部应力很复杂，所以耐温度冲击的能力很有限。

介质材料划按容量的温度稳定性可以分为两类，即Ⅰ类陶瓷电容器和Ⅱ类陶瓷电容器， NPO 属于Ⅰ类陶瓷，而其他的 X7R、X5R、 Y5V、Z5U 等都属于Ⅱ类

高介电常数型（Ⅱ类） 温度补偿型（I类）

直流偏压特性：高介电常数电容器施加的直流电压越大，其实际静电容量越低。容值越高的电容，直流偏压特性越明显。如 47uF-6.3V-X5R 的电容，在 6.3V 电压处，电容量只有其 标称值的 15%左右，而 100nF-6.3V-X5R 的电容容值为其标称值的75%。

陶瓷电容绝缘电阻比较大，漏电流小。

一般电容封装越大，越容易产生机械应力失效。、机械应力会产生裂纹，从而是电容容量变小或者是短路。

陶瓷电容器的"啸叫"现象，其振动变化仅为 1pm～1nm 左右，为压电应用产品的 1/10。

优点：无极性、耐压较好、耐温好、ESR小（滤波好）

缺点：容值小、容值大耐压高的贵，韧性差

一般推荐 0402 选 4.7uF-6.3V，0603 选 22uF/6.3，0805 选 47uF/6.3V，其它更高耐压需要对应降低 容量。

6.安规电容

（一般插件）（失效不会导致电击 ）（用在开关电源）

安规起到电源滤波作用，分别对共模、差模工扰起滤波作用，如果没有这些电容，可能产品会出 EMC 方面的问题，无法通过相关认证。

确保安全主要就是要确保安规电容在失效后不能是短路的状态。

X 电容是 uF 级，Y 电容是nF.

X电容：跨接在零线和火线之间的电容，在电路中滤除差分信号，滤除两根信号之间的干扰。等级X1、X2、X3（是耐压值和绝缘性能的不同）

Y电容：：零线与地之间的电容，火线与地之间的电容。在电路中滤除共模干扰信号， 信号对大地的干扰。等级Y1、Y2、Y3、Y4

7.超级电容

容值大，耐压较低，工作温度范围较窄。

1μF=1000nF=1000 000p

	铝电解电容	钽电容	陶瓷电容
电容量	0.1uF-3F	0.1uF-1000uF	0.5pF-100uF
耐压	5V-500V	2V-50V	2V-1000V
ESR等效串联电阻	几十毫欧至2.5欧	几十毫欧至几百毫姆	几毫欧至几百毫姆
ESL等效串联电感	不超过100nH	2nH左右	1-2nH
工作频率范围	低频滤波，小于600KHZ	中低频滤波，几百KHZ至几MHZ	高频滤波，几MHZ至几GHZ
可靠性薄弱点及其避免	温度，电解液挥发，当电容应用在脉冲交流电路中时，纹波电流流经ESR产生的损耗发热将严重影响器件的使用寿命。	电压降额和电压变化速度，必须降额使用否则电光闪烁，飞花四溅：同时上下电较快的地方建议用其他电容替代。	易受温度冲击导致裂纹纹，主要由于在焊接，特别是波峰焊时承受温度冲击所致，不当返修.
封装	5*5.5 6.3*7.7	A型，B型	0402，0603，0805
用途	电源，汽车电子	电源，汽车电子	小型消费

8.选型

容值

插件或SMD

类型（按容值、环境温度）

耐压（额定工作电压）

一般选用电容时，都会让额定电压留有大概 70%的裕量。耐压值高的，一般尺寸会更大。

精度

谐振频率

损耗因数

品质因数Q

温漂（温度系数，越小越好）

不同类型的电容的工作温度范围是不同的、并且其容量随温度的变化也不同，相差非常大

阻抗(低频ESR、高频ESL)

9.频率特性

在高速电路/要求高时钟电路要考虑寄生参数：     等效模型
ESR（等效串联电阻）：主要取决于电容的工作温度、工作频率

（较大的ESR会产生较大的损耗功率、对滤波、

对高频产生衰减）（曲线最低点就是ESR值）

通常来说，电容的ESR越小越好（LDO例外）

Rleak：取决于电容的泄露特性，绝缘电阻。

ESL：取决于电容的类型和封装，封装越小，其ESL越小

容抗Xc = 1 / ( 2 π f C )

频率与电容越大的话，电容的容抗越低。

感抗 XL=2ΠfL

复阻抗

电容在低频表现电容的阻抗特性，滤波效果渐强

在谐振点上，电容器件阻抗最小。以电阻方式工作。

电容在高频表现为电感的阻抗特性 。

电容我们一般用于滤波，需要最小阻抗，所以电容是在谐振频率处滤波效果最好的。

同一封装下，容值越小，ESR越大；同一容值，封装越大，ESR越大。

小电容滤高频（自谐振频率高），大电容滤低频（自谐振频率低）

在高频时尽量选用钽电容和陶瓷电容（贴片电容）

两种方式组合滤波

一种是使用一个大电容和一个小电容并联

还有一种是使用多个相同的电容并联。

10.规律

1.一般大容量电压偏高的电容大多数选择铝电解电容

2.在电源电路中，大多数用电解电容但是电解电容的滤波效果不好，所以一般在旁边并一个 104 瓷片电容。

11.测试

数字电桥