電容

作為重要的無源元件
，應用十分廣泛。本文將介紹電容應用於電源電路，實現旁路、去耦、濾波和儲能方麵電容的作用，以及電容應用於信號電路
，完成耦合


、振蕩/同步及時間常數的作用詳解。

 

作為無源元件之一的電容，其作用不外乎以下幾種：

 

電容應用於電源電路，實現濾波、旁路、去耦和儲能方麵電容的作用：

 

1 濾波

 

濾波是電容的作用中很重要的一部分，幾乎所有的電源電路中都會用到。從理論上（即假設電容為純電容）說
，電容越大，阻抗越小，通過的頻率也越高。但實際上超過1uF的電容大多為電解電容，有很大的電感成份，所以頻率高後反而阻抗會增大。

 

youshihuikandaoyouyigedianrongliangjiaodadianjiedianrongbinglianleyigexiaodianrong
，zheshidadianrongtongdipin，xiaodianrongtonggaopin。dianrongdezuoyongjiushitonggaozudi，tonggaopinzudipin。dianrongyuedadipinyuerongyitongguo
，dianrongyuedagaopinyuerongyitongguo。jutiyongzailvbozhong，dadianrong（1000uF）濾低頻，小電容（20pF）濾高頻。

 

曾有網友將濾波電容比作“水塘”。由you於yu電dian容rong的de兩liang端duan電dian壓ya不bu會hui突tu變bian，由you此ci可ke知zhi，信xin號hao頻pin率lv越yue高gao則ze衰shuai減jian越yue大da
，可ke很hen形xing象xiang的de說shuo電dian容rong像xiang個ge水shui塘tang
，不bu會hui因yin幾ji滴di水shui的de加jia入ru或huo蒸zheng發fa而er引yin起qi水shui量liang的de變bian化hua。它ta把ba電dian壓ya的de變bian動dong轉zhuan化hua為wei電dian流liu的de變bian化hua

，頻pin率lv越yue高gao
，峰feng值zhi電dian流liu就jiu越yue大da，從cong而er緩huan衝chong了le電dian壓ya。濾lv波bo就jiu是shi充chong電dian放fang電dian的de過guo程cheng。

2 旁路

 

旁pang路lu電dian容rong是shi為wei本ben地di器qi件jian提ti供gong能neng量liang的de儲chu能neng器qi件jian，它ta能neng使shi穩wen壓ya器qi的de輸shu出chu均jun勻yun化hua，降jiang低di負fu載zai需xu求qiu。就jiu像xiang小xiao型xing可ke充chong電dian電dian池chi一yi樣yang，旁pang路lu電dian容rong能neng夠gou被bei充chong電dian，並bing向xiang器qi件jian進jin行xing放fang電dian。為wei盡jin量liang減jian少shao阻zu抗kang，旁pang路lu電dian容rong要yao盡jin量liang靠kao近jin負fu載zai器qi件jian的de供gong電dian電dian源yuan管guan腳jiao和he地di管guan腳jiao。這zhe能neng夠gou很hen好hao地di防fang止zhi輸shu入ru值zhi過guo大da而er導dao致zhi的de地di電dian位wei抬tai高gao和he噪zao聲sheng。地di彈dan是shi地di連lian接jie處chu在zai通tong過guo大da電dian流liu毛mao刺ci時shi的de電dian壓ya降jiang。

 

3 去耦

 

去耦，又稱解耦。從電路來說
，總是可以區分為驅動的源和被驅動的負載。如果負載電容比較大，驅動電路要把電容充電、放(fang)電(dian)
，才(cai)能(neng)完(wan)成(cheng)信(xin)號(hao)的(de)跳(tiao)變(bian)
，在(zai)上(shang)升(sheng)沿(yan)比(bi)較(jiao)陡(dou)峭(qiao)的(de)時(shi)候(hou)
，電(dian)流(liu)比(bi)較(jiao)大(da)，這(zhe)樣(yang)驅(qu)動(dong)的(de)電(dian)流(liu)就(jiu)會(hui)吸(xi)收(shou)很(hen)大(da)的(de)電(dian)源(yuan)電(dian)流(liu)，由(you)於(yu)電(dian)路(lu)中(zhong)的(de)電(dian)感(gan)
，電(dian)阻(zu)（特別是芯片管腳上的電感
，會產生反彈），這種電流相對於正常情況來說實際上就是一種噪聲，會影響前級的正常工作。這就是耦合。

 

quoudianrongjiushiqidaoyigedianchidezuoyong
，manzuqudongdianludianliudebianhua
，bimianxianghujiandeouheganrao。jiangpangludianronghequoudianrongjieheqilaijianggengrongyilijie。

 

旁pang路lu電dian容rong實shi際ji也ye是shi去qu耦ou合he的de
，隻zhi是shi旁pang路lu電dian容rong一yi般ban是shi指zhi高gao頻pin旁pang路lu
，也ye就jiu是shi給gei高gao頻pin的de開kai關guan噪zao聲sheng提ti高gao一yi條tiao低di阻zu抗kang泄xie防fang途tu徑jing。高gao頻pin旁pang路lu電dian容rong一yi般ban比bi較jiao小xiao，根gen據ju諧xie振zhen頻pin率lv一yi般ban是shi0.1u，0.01u等，而去耦合電容一般比較大
，是10uF或(huo)者(zhe)更(geng)大(da)

，依(yi)據(ju)電(dian)路(lu)中(zhong)分(fen)布(bu)參(can)數(shu)
，以(yi)及(ji)驅(qu)動(dong)電(dian)流(liu)的(de)變(bian)化(hua)大(da)小(xiao)來(lai)確(que)定(ding)。旁(pang)路(lu)是(shi)把(ba)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)中(zhong)的(de)幹(gan)擾(rao)作(zuo)為(wei)濾(lv)除(chu)對(dui)象(xiang)，而(er)去(qu)耦(ou)是(shi)把(ba)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)的(de)幹(gan)擾(rao)作(zuo)為(wei)濾(lv)除(chu)對(dui)象(xiang)，防(fang)止(zhi)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)返(fan)回(hui)電(dian)源(yuan)。這(zhe)應(ying)該(gai)是(shi)他(ta)們(men)的(de)本(ben)質(zhi)區(qu)別(bie)。

 

4 儲能

 

儲能型電容器通過整流器收集電荷，並將存儲的能量通過變換器引線傳送至電源的輸出端。電壓額定值為40～450VDC、電容值在220～150 000uF之間的鋁電解電容器是較為常用的。根據不同的電源要求，器件有時會采用串聯、並聯或其組合的形式， 對於功率級超過10KW的電源，通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。

 

 

電容應用於信號電路
，主要完成耦合
、振蕩/同步及時間常數的作用：

 

1 耦合

 

jugelizilaijiang
，jingtiguanfangdaqifashejiyouyigezigeipianyadianzu，tatongshiyoushixinhaochanshengyajiangfankuidaoshuruduanxingchengleshurushuchuxinhaoouhe，zhegedianzujiushichanshengleouhedeyuanjian，ruguozaizhegedianzuliangduanbinglianyigedianrong，youyushidangrongliangdedianrongqiduijiaoliuxinhaojiaoxiaodezukang
，zheyangjiujianxiaoledianzuchanshengdeouhexiaoying，guchengcidianrongweiquoudianrong。

 

2 振蕩/同步

 

包括RC、LC振蕩器及晶體的負載電容都屬於這一範疇。

 

3 時間常數

 

當輸入信號電壓加在輸入端時，電容（C）上的電壓逐漸上升。而其充電電流則隨著電壓的上升而減小。電流通過電阻（R）、電容（C）的特性通過下麵的公式描述：i = （V/R）e -（t/CR）

 

 

我們知道了電容的作用以後下麵來談談電容在使用中的注意事項：

 

1 什麼是好電容

 

電容容量越大越好：很多人在電容的替換中往往愛用大容量的電容。我們知道雖然電容越大
，為ICtigongdedianliubuchangdenengliyueqiang。qiebushuodianrongrongliangdezengdadailaidetijibianda，zengjiachengbendetongshihaiyingxiangkongqiliudonghesanre。guanjianzaiyudianrongshangcunzaijishengdiangan

，dianrongfangdianhuiluhuizaimougepindianshangfashengxiezhen。zaixiezhendian，dianrongdezukangxiao。

yincifangdianhuiludezukangzuixiao，buchongnengliangdexiaoguoyezuihao。dandangpinlvchaoguoxiezhendianshi，fangdianhuiludezukangkaishizengjia，dianrongtigongdianliunenglibiankaishixiajiang。dianrongderongzhiyueda，xiezhenpinlvyuedi，dianrongnengyouxiaobuchangdianliudepinlvfanweiyeyuexiao。congbaozhengdianrongtigonggaopindianliudenenglidejiaodulaishuo，dianrongyuedayuehaodeguandianshicuowude，yibandedianlushejizhongdouyouyigecankaozhide。

 

同樣容量的電容，並聯越多的小電容越好：耐壓值
、耐溫值、容值、ESR（等效電阻）等是電容的幾個重要參數
，對於ESR自然是越低越好。ESR與電容的容量、頻率
、電壓
、溫度等都有關係。當電壓固定時候
，容量越大
，ESR越低。在板卡設計中采用多個小電容並連多是出與PCB空間的限製，這樣有的人就認為，越多的並聯小電阻，ESR越低，效果越好。理論上是如此，但是要考慮到電容接腳焊點的阻抗，采用多個小電容並聯，效果並不一定突出。

 

ESR越低

，效果越好：對於輸入電容來說，輸入電容的容量要大一點。相對容量的要求
，對ESR的要求可以適當的降低。因為輸入電容主要是耐壓
，其次是吸收MOSFET的開關脈衝。對於輸出電容來說，耐壓的要求和容量可以適當的降低一點。

ESR的要求則高一點
，因為這裏要保證的是足夠的電流通過量。但這裏要注意的是ESR並不是越低越好，低ESR電(dian)容(rong)會(hui)引(yin)起(qi)開(kai)關(guan)電(dian)路(lu)振(zhen)蕩(dang)。而(er)消(xiao)振(zhen)電(dian)路(lu)複(fu)雜(za)同(tong)時(shi)會(hui)導(dao)致(zhi)成(cheng)本(ben)的(de)增(zeng)加(jia)。板(ban)卡(ka)設(she)計(ji)中(zhong)，這(zhe)裏(li)一(yi)般(ban)有(you)一(yi)個(ge)參(can)考(kao)值(zhi)，此(ci)作(zuo)為(wei)元(yuan)件(jian)選(xuan)用(yong)參(can)數(shu)，避(bi)免(mian)消(xiao)振(zhen)電(dian)路(lu)而(er)導(dao)致(zhi)成(cheng)本(ben)的(de)增(zeng)加(jia)。

 

好電容代表著高品質：“唯電容論”zengjingshengjiyishi，yixiechangshanghemeitiyekeyidebazhegeshiqingzuochengyigemaidian。zaibankashejizhong
，dianlushejishuipingshiguanjian。heyoudechangshangkeyiyongliangxianggongdianzuochubiyixiechangshangcaiyongsixianggongdiangengwendingdechanpinyiyang，yiweidecaiyonggaojiadianrong
，buyidingnengzuochuhaochanpin。hengliangyigechanpin

，yidingyaoquanfangweiduojiaodudequkaolv
，qiebukebadianrongdezuoyongyouyiwuyidekuada。

 

2 電容爆漿種類

 

爆漿的種類：分兩類，輸入電容爆漿和輸出電容爆漿。

 

shurudianrongbaojianghedianyuanshurudianliudepinzhiyouguan。guoduodemaocidianya，fengzhidianyaguogao，dianliubuwendingdengdoushidianrongguoyuchongfangdianguoyupinfan，changshijianchuyuzheleigongzuohuanjingxiadedianrong，neibuwendushenggaohenkuai。chaoguoxiebaokoudechengshoujixianjiuhuifashengbaojiang。

 

對(dui)於(yu)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)來(lai)說(shuo)，對(dui)經(jing)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)調(tiao)整(zheng)後(hou)的(de)電(dian)流(liu)進(jin)行(xing)濾(lv)波(bo)，電(dian)流(liu)經(jing)過(guo)一(yi)次(ci)過(guo)濾(lv)
，比(bi)較(jiao)平(ping)穩(wen)，發(fa)生(sheng)爆(bao)漿(jiang)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)相(xiang)對(dui)來(lai)說(shuo)小(xiao)了(le)不(bu)少(shao)。但(dan)如(ru)果(guo)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)過(guo)高(gao)
，電(dian)容(rong)同(tong)樣(yang)容(rong)易(yi)發(fa)生(sheng)爆(bao)漿(jiang)。爆(bao)，報(bao)也(ye)。采(cai)用(yong)垃(la)圾(ji)東(dong)西(xi)自(zi)然(ran)要(yao)爆(bao)，報(bao)應(ying)啊(a)。欲(yu)知(zhi)過(guo)去(qu)因(yin)者(zhe)

，見(jian)其(qi)現(xian)在(zai)果(guo)；欲知未來果者
，見其現在因。

 

3 電解電容爆漿的原因

 

電容爆漿的原因有很多，比如電流大於允許的穩波電流、使用電壓超出工作電壓、逆向電壓
、頻繁的充放電等。

 

但dan是shi最zui直zhi接jie的de原yuan因yin就jiu是shi高gao溫wen。我wo們men知zhi道dao電dian容rong有you一yi個ge重zhong要yao的de參can數shu就jiu是shi耐nai溫wen值zhi，指zhi的de就jiu是shi電dian容rong內nei部bu電dian解jie液ye的de沸fei點dian。當dang電dian容rong的de內nei部bu溫wen度du達da到dao電dian解jie液ye的de沸fei點dian時shi，電dian解jie液ye開kai始shi沸fei騰teng，電dian容rong內nei部bu的de壓ya力li升sheng高gao，當dang壓ya力li超chao過guo泄xie爆bao口kou的de承cheng受shou極ji限xian就jiu發fa生sheng了le爆bao漿jiang。所suo以yi說shuo溫wen度du是shi導dao致zhi電dian容rong爆bao漿jiang的de直zhi接jie原yuan因yin。

 

電容設計使用壽命大約為2萬小時，受環境溫度的影響也很大。電容的使用壽命隨溫度的增加而減小，實驗證明環境溫度每升高10℃，dianrongdeshoumingjiuhuijianban。zhuyaoyuanyinjiushiwendujiasuhuaxuefanyingershijiezhisuishijiantuihuashixiao
，zheyangdianrongshoumingzhongjie。weilebaozhengdianrongdewendingxing，dianrongzaichabanqianyaojingguochangshijiandegaowenhuanjingdeceshi。jishishizai100℃，高品質的電容也可以工作幾千個小時。

 

同時，我們提到的電容的壽命是指電容在使用過程中，電容容量不會超過標準範圍變化的10%。電容壽命指的是電容容量的問題
，而不是設計壽命到達之後就發生爆漿。隻是無法保證電容的設計的容量標準。

 

所suo以yi，短duan時shi期qi內nei，正zheng常chang使shi用yong的de板ban卡ka電dian容rong就jiu發fa生sheng爆bao漿jiang的de情qing況kuang
，這zhe就jiu是shi電dian容rong品pin質zhi問wen題ti。另ling外wai，不bu正zheng常chang的de使shi用yong情qing況kuang也ye有you可ke能neng發fa生sheng電dian容rong爆bao漿jiang的de情qing況kuang。比bi如ru熱re插cha拔ba電dian腦nao配pei件jian也ye會hui導dao致zhi板ban卡ka局ju部bu電dian路lu電dian流liu、電壓的劇烈變化，從而引發電容使用故障。