电容的哪些事儿

电容的串并连

电容并联，两电容电压相同，C并=C1+C2 耐压取较小的，然后再做降额处理

电容串联，两电容电量相同，1/C串=1/C1+1/C2。根据两电容电量相同，Q=min{C1U1,C2U2}，耐压值U=min{C1U1/C2,U2}+min{C2U2/C1,U1}，耐压值并不等于两个电容耐压值之和

基本理论如下。

①容抗X=2πfC，②串联分压与容抗成正比，③分压值不能超过耐压值，记分别为电容C1C2的分压值.U1U2分别为电容C1.C2的耐压值

超级电容这属于底层的根技术，如果没有实质性的突破，很多场景使用的依然是常规电容，或者说电池。

电容的PCB设计建议

1.去耦电容尽可能靠近电源引脚放置，否则可能起不到去耦作用，理论上，电容有一定的去耦半径范围，所以应严格执行就近原则。2.去耦电容到电源引脚引线尽量短，面且引线要加粗，通常线宽为8~15mil,加粗的目的在于减小引线电惑，保证电源性能。3.去耦电容的电源、地引脚从焊盘引出线后，就近打孔，连接到电源、地平面上，该引线同样要加粗，过孔尽量用大孔，如能用孔径10ml的孔.就不用8mil的孔。4.保证去环路尽量小

电容扇孔，线原则如下

（1）引线尽量短且加粗，这样有较小的寄生电感

（2）对于储能电容，或者过电流比较大的器件，打孔时应尽量多打几个

（3）当然，电气性能最好的扇孔是盘中孔，实际需要综合考虑

电容在射频电路中的运用

电容基本高频参数

（1）电容高频等效电路，一个实际的电容在极低频时，可以把它看作一个单独的电容来使用。但

是，一旦频率上升到射频，微波阶段，电容随率而来的寄生参数就不能忽略了，图2.50.1所示是电

容在高频电路中的等效电路，其中等效并联电阻Rp（由电介质损耗而来）在图上没有画出，这是因为

R仅在低频下起作用，高频下没有影响（由于高频下“趋肤效应“的影响，电介质损耗在高频下几乎不

起作用）

（2）串联谐振频率（fsr）和并联谐频率（fpr）.由电容的高频等效电路出发.首先讨论电容的两个

谐振频率：串联谐振频率和并联谐振频率,由图2.50.1可以得到此模块的阻抗表达式：

Z=[1/jwCp+1/(Rs+jwLs-j/wC)].其中w为角频率.Rs为ESR.Ls为ESL

谐振频率是指阻抗频率变化中净电抗为零时的频率。此阻抗的幅值|Z|以与频率的关系可以从以下

几方面考虑：由于Cp值非常小，因此在频率不高时可以暂时不考虑，此时，电路就是简单的串联RCL电

路.其谐振发生在XL=Xc时，即wLs=1/wC.得到w=1/(C·Ls)1/2. 即图2.50.2中的当频率继续升高

时（大于ws）电容对外已经表现为一个小电感，此小电感随着频率升高而逐渐变大，当其XL与等效并联

电容Cp的Xc相等时，电容就发生并联谐振，此频率称为第一并联谐振频率，频率继续升高，电容的阻抗

频率特性更复杂，会发生第二并联谐振、第三并联谐振等。

串联谐振频率（fsr）也称为自谐振频率，w=1/(C·Ls)1/2

此时，电容的阻抗幅值最小等于ESR。在电路运用中作为隔直合，旁路用的电容均要求阻抗越小越

好（提供最好的交流通道）。

Rsd 介质损耗

Rsm 金属损耗

一般而言，电路都能接受零点几分贝的插入损耗，大于此值后很容易恶化电路终端性能。要尤其

注意几个特殊的点，第一个是串联谐振频率点：第二个是并联谐频率点。设计高频电路时，要注意

这些并联谐振频率点的频率是否在工作频带内，如果在工作带内，且此时的插入损耗不是很大，则

可以接受：相反，如果槽口很深，那么该电容就不能用在此电路中

电容降额规范

降额设计规定的值，其实就是一个经验值，在实际应用过程中根据试验或事件，不断地修正这个值

环境温度：Tmax-20°；

MnO2钽电容：耐压：50%；电压变化率：80%；纹波电流：60%

Polymer钽电容：耐压：85%小于10V，70%小于25V，60%大于25V；电压变化率：15V/ms；纹波电流：70%

非固体铝电解电容：工作电压：90%，纹波电流（与发热相关，不应超过其安全应用区域，具体查看器件手册），寿命需大于80%的单板寿命。寿命与温度有关（芯温法，纹波电流法）

固体铝电解电容：85%小于10V，70%小于25V，60%大于25V；脉冲电流：小于10A或10倍额定纹波电流，取较小者。纹波电流：70%

陶瓷电容NPO、X7R、X5R 耐压60%

薄膜电容：安规薄膜电容（专指X、Y电容），耐压Y电容100%，X电容按工频电网标称电压值选取。

电容选型规范

电容选型考虑因素：容量及精度，额定电压，工作频率，封装尺寸，工作温度，阻抗（低频ESR，高频ESL）、寿命等。滤波和耦合电容还要考虑纹波电流能力，各类电容如铝，钽，陶瓷，薄膜电容等需要注意各种参数的温度系数，频率特性等，例如，电容量随温度，电压、频率，老化时间的变化，ESR随温度，频率的变化，纹波电流随电压及温度的变化，DF值（或Q值）随温度计频率的变化。

尽量统一选用型号，检视选用型号数量，选择业界主流厂家主流出货的型号，保证电容件选型归一化；额定工作电压和标称容量优选标准值；尽量选用之前项目已经用过的电容型号，避免选用新的型号；满足降额标准，根据降额标准，计算寿命是否满足单板需求。

非固体铝电解电容：

优点是容量大，电压较大：缺点是受温度影响，参数变化很大，存在寿命问题。

作为滤波用时优选推荐指数高的电容，同时注意DF/ESR随温度的变化情况，重点关注低温时DF/EST是否满足单板设计要求。额定工作温度优选105℃，高温应用场景推荐选用125℃。选择非固体铝电解电容的寿命时，推荐选择2000h及以上的型号，禁选1000h或85℃的非固体铝电解电容，同时，

Polymer铝电解电容：

优点是容量大.ESR小，性能一致性比钽电容好：缺点是电压较小，适合用于开关电源输入/输出滤波、CPU滤波和瞬态响应要求较高的电路等场合，不能应用于高阻抗电压保持电路等

4.滤波场合，大容量电容优选圆柱形Polymer铝电解电客；如果结构尺寸不满足设计要系，别可选择表贴方片Pdymer铝电解电容，但需确认满足寿命约来条件，对于不满足寿命约来条件的场景，推荐选用高容量MLCC

建议Polymer铝电解电客和10uF/22uF陶瓷电容组合应用；Polymer铝电解电客需选用寿命为105℃.2000h及以上的型号。开关电源输出端，使用Polymer铝电解电容时，注意考虑环路的稳定性

考虑供应资源的问题，建议优先考虑圆柱形固体铝电解电容，因其供应资源充足

MnO2钽电容：

优点是封装小，一定电压范围内容量较大，稳定特性好，可靠性较好：缺点是ESR较大，应用电压小，失效模式恶劣，大尺寸电容存在潮敏问题。根据业界的发展形势和原材料情况，在非特殊场合（音频，微波，海缆）禁止使用MnO2钽电容。而

Polymer钽电容：

优点是封装小，ESR小，一定电压范围内容量较大，温度特性好：缺点是在高功率场合短路时可能出现燃烧的情况，价格趋势较差。

在非必要情况下（对高度有严格要求且Polymer铝电容不满足），不选择Polymer钽电容；滤波场合，优选Palymer铝电容：在有封装要求的场合下，可选Polymer钽电容；为保证长期可靠性，电源输入/输出电路中要求单元电路中Ploymer钽电客至少3个并联，或者和多个大容量陶瓷电容并联，并联陶瓷电容容量不少于单个钽电容容量。

陶瓷电容

陶瓷电容主要有单层陶瓷电容，MLCC和MLCC电容排，陶瓷电容的优点是封装小，ESR小.价格低廉，温度特性好，符合业界趋势，NPO电容容量特性稳定：缺点是容量相比电解电容小很多，X7R和X5R系列电容容量特性较差（会受到直流偏压和温度的影响），在布局或生产操作不规范时容易出现机械应力的问题。

尽量选用表贴规格的型号；除高Q值电容外，要求X5R选择E3系列容值，X7R选择E6系列容值，NPO选择E12系列容值；优选X7R和X5R介质电容，高精度场合可选NPO介质电容，尽量不选Y5V和Z5U介质电容；在设计，工艺等其他办法都无法规避机械应力的情现下，1206及以上封装的陶瓷电容可选择软端子产品，但成本相对校高；小于100uF容值区间化选陶瓷电客，注意线性电源稳定性和ESR要求，线性电源输出端可以使用陶瓷电容串联小阻值电容使用；9高Q值电容的应用对参数容差要求较高，因此必须考虑各厂家的参数兼容性；