2.电容

1.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

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）

电源端电容主要是滤波，容值越大，越能保证输出电压的稳定性，纹波小。

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

输入信号中的高频成分作为滤除对象

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。

输出信号的干扰作为滤除对象

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）

只充电，不放电。充电后无法放电，断开状态。

音频的串联电容主要作用是隔直，容量越大，通过的音频范围越大，低音效果越好，ESR越低，对输出功率影响越小，效率越高。

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。

射频端的电容，主要用于给射频供电储能，以防止瞬间的大电流导致射频断电

3.特点

两个电容C1和C2并联，等效电容为C1+C2。

本质：储能、充电与放电，在电路设计注意电容的充放电流。

充放电公式：I = C*(du/dt)

电容充放电有个过程，电容两端电压不能突变，如果突变将产生很大的充放电电流，设计时需要避免，可以通过电阻，电感等器件进行限流。

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。

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。

4.铝电解电容

1.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，静电容量也会升高； 温度降低，静电容量也会降。

②频率越高，静电容量越小；频率越低，静电容量越大。

2.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，这称为漏电流。

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。

3.频率特性 ESR参数

Xc = 1/(2πfC)          频率升高，容量越大，ESR 值越小。额定电压越大，ESR 值越小。

4.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。

5.寿命：电容工作温度每升高 10℃ ，电容寿命减小一倍。

6.陶瓷电容

MLCC（Multi-layer Ceramic Capacitors）片式多层陶瓷电容器 [贴片电容]       无极性

机械强度：硬而脆，这是陶瓷材料的机械强度特点。（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。）

热脆性：MLCC 内部应力很复杂，所以耐温度冲击的能力很有限。

温度补偿型（I类）：NP0  C0G   

电容容值几乎不会随着温度变化而变化。介电常数随温度呈线性变化

主要应用于适用于谐振回路、高频电路中。缺点是电容量不能做得很大（由于介电系数相对小）

高介电常数型（Ⅱ类）：X7R、X5R、 Y5V、Z5U

电容量随温度呈非线性变化

应用中、低频电路中作隔直、耦合、旁路和滤波。

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%。

7.安规电容

（一般插件）（定义：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。确保安全就是要确保安规电容在失效后不能是短路的状态。

X电容     uF 级

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    nF级

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。

8.超级电容

容值大，耐压较低，工作温度范围较窄。1μF=1000nF=1000 000pF

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

薄弱点

窄温度范围，电解液会挥 发，纹波电流导致发热。

必须降额使用否则电光闪烁，飞花四溅

易受温度冲击导致裂纹纹，不同材料温度特性差异巨大

封装

5*5.5 6.3*7.7

A型，B型

0402，0603，0805

建议

不同材料温度特性差异巨大

15V以上直流电压滤波不建议使用，浪涌冲击 失效显著。

布线不要放在应力区，避开高温区域。

电容分为陶瓷电容和电解电容（有极性）。

电解电容（有极性）分为铝电解电容和钽电容。

钽电容容量大，体积小， 耐温好（对于铝电解电容）、ESR小。缺点：价格高、耐压不高、容量越大耐压越低。

陶瓷电容无极性，耐压好，耐温好，ESR小（比它两都低）。缺点：容值小，韧性差，容值大耐压高的贵。

铝电解电容容量大，价格便宜，耐压高，ESR高。缺点：体积大，耐温差（电解液挥发），阻抗大（发热，容量下降），温度范围窄，高频特性差（ESL大，谐振频率低，高频容量小）。

薄膜电容耐压高，频率特性好，高压场合优选。

丝印：铝电解电容有丝印的方向是负极；钽电解电容正好相反，有丝印的地方是正极。

9.选型

容值

在室温25℃，在一定频率和幅度的交流信号下测得的容量。

1.小于10uF的，一般选取陶瓷电容(MLCC)

2.小于几百uF的，可以选择铝电解电容与钽电解电容

3.大于几百uF的，一般选择铝电解电容

插件或SMD

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。耐压方面：陶瓷电容较好，坦电解电容较差(要求耐压为承受电压的两倍)

漏电流     绝缘电阻越大，漏电流越小

谐振频率

损耗因数

品质因数Q

温漂（温度系数，越小越好） 

高温环境，一般选择陶瓷电钽电容，因为铝电解电容里是电解液，高温环境对其影响比较大。

10.频率特性

在高速电路考虑寄生参数：

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）

陶瓷电容和坦电解电容容值较小滤波效果好，铝电解电容可以通过并联容值小的陶瓷电容降低ESR,提升滤波效果。

通常来说，电容的ESR越小越好（LDO例外）原因：输出电容需要一定的ESR来确保LDO的环路稳定性.

Rleak：取决于电容的泄露特性，绝缘电阻。

ESL(等效串联电感)：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 )

(交流电能通过电容，但是不同频率的交流电和不同容值的电容，通过时的阻碍是不一样的，把这种阻碍称之为容抗。)

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

①一种是使用一个大电容和一个小电容并联

当频率比较低的时候，两个电容都成容性，在频率比较高的时候，两个电容都呈感性，并联后总体阻 抗曲线都会保持原来的变化趋势，因此，数值上会比任意一个电容都小。

②还有一种是使用多个相同的电容并联。

多个相同的电容并联后，阻抗曲线整体形状不变，但是各个频点的整体阻抗变小。

输入电源先大后小（小的靠近电源IC），输出电源也是先大后小（大的靠近电源 IC）

原因：靠近电源芯片的电容会流过更大的纹波电流。

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