電容究竟是什麼,起什麼作用?
發布時間:2019-12-05 責任編輯:xueqi
【導讀】你ni會hui在zai電dian路lu設she計ji中zhong用yong電dian容rong麼me,或huo者zhe你ni理li解jie電dian容rong的de意yi義yi麼me,你ni對dui電dian容rong的de概gai念nian是shi什shen麼me,有you沒mei有you一yi個ge完wan整zheng的de印yin象xiang,知zhi道dao電dian路lu都dou離li不bu開kai電dian容rong,但dan你ni想xiang過guo沒mei有you電dian容rong究jiu竟jing是shi什shen麼me,起qi什shen麼me作zuo用yong?
大家對電容的概念大多還停留在理想的電容階段,一般認為電容就是一個C。卻不知道電容還有很多重要的參數,也不知道一個1uF的瓷片電容和一個1uF的鋁電解電容有什麼不同。
實際的電容可以等效成下麵的電路形式:

C:電容容值
一般是指在1kHz,1V 等效AC電壓,直流偏壓為0V情況下測到的,不過也可有很多電容測量的環境不同。但有一點需注意,電容值C本身是會隨環境發生改變的。
ESL:電容等效串聯電感
電容的管腳是存在電感的。在低頻應用時感抗較小,所以可以不考慮。當頻率較高時,就要考慮這個電感了。舉個例子,一個0805封裝的0.1uF貼片電容,每管腳電感1.2nH,那麼ESL是2.4nH,可以算一下C和ESL的諧振頻率為10MHz左右,當頻率高於10MHz,則電容體現為電感特性。
ESR:電容等效串聯電阻
無wu論lun哪na種zhong電dian容rong都dou會hui有you一yi個ge等deng效xiao串chuan聯lian電dian阻zu,當dang電dian容rong工gong作zuo在zai諧xie振zhen點dian頻pin率lv時shi,電dian容rong的de容rong抗kang和he感gan抗kang大da小xiao相xiang等deng,於yu是shi等deng效xiao成cheng一yi個ge電dian阻zu,這zhe個ge電dian阻zu就jiu是shiESR。因電容結構不同而有很大差異。鋁電解電容ESR一般由幾百毫歐到幾歐,瓷片電容一般為幾十毫歐,鉭電容介於鋁電解電容和瓷片電容之間。
當然,電容相關的參數還有很多,不過,設計中最重要的還是C和ESR。
下麵簡單介紹一下我們常用到的三種電容:鋁電解電容,瓷片電容和鉭電容。
(1)lvdianrongshiyoulvbokecaoyanghuahouzaijiajueyuancengjuanzhi,ranhouzaijindianjiezhiyezhichengde,qiyuanlishihuaxueyuanli,dianrongchongfangdiankaodeshihuaxuefanying,dianrongduixinhaodexiangyingsudushoudianjiezhizhongdaidianlizideyidongsuduxianzhi,yibandouyingyongzaipinlvjiaodi(1M 以下)的濾波場合,ESR主要為鋁萡電阻和電解液等效電阻的和,值比較大。
鋁電容的電解液會逐漸揮發而導致電容減小甚至失效,隨溫度升高揮發速度加快。溫度每升高10度,電解電容的壽命會減半。如果電容在室溫27 度時能使用10000小時的話,57度的環境下隻能使用1250小時。所以鋁電解電容盡量不要太靠近熱源。
(2)瓷片電容存放電靠的是物理反應,因而具有很高的響應速度,可以應用到上G的場合。不過,瓷片電容因為介質不同,也呈現很大的差異。性能最好的是C0G材質的電容,溫度係數小,不過材質介電常數小,所以容值不可能做太大。
而性能最差的是Z5U/Y5V材質,這種材質介電常數大,所以容值能做到幾十微法。但是這種材質受溫度影響和直流偏壓(直流電壓會致使材質極化,使電容量減小)影響很嚴重。
下麵我們看一下C0G、X5R、Y5V三種材質電容受環境溫度和直流工作電壓的影響。

可以看到C0G的容值基本不隨溫度變化,X5R穩定性稍差些,而Y5V材質在60度時,容量變為標稱值的50%。

可以看到50V 耐壓的Y5V 瓷片電容在應用在30V 時,容量隻有標稱值的30%。陶瓷電容有一個很大的缺點,就是易碎。所以需要避免磕碰,盡量遠離電路板易發生形變的地方。
(3)鉭電容無論是原理和結構都像一個電池。
下麵是鉭電容的內部結構示意圖:

鉭電容擁有體積小、容量大、速度快、ESR低(di)等(deng)優(you)勢(shi),價(jia)格(ge)也(ye)比(bi)較(jiao)高(gao)。決(jue)定(ding)鉭(tan)電(dian)容(rong)容(rong)量(liang)和(he)耐(nai)壓(ya)的(de)是(shi)原(yuan)材(cai)料(liao)鉭(tan)粉(fen)顆(ke)粒(li)的(de)大(da)小(xiao)。顆(ke)粒(li)越(yue)細(xi)可(ke)以(yi)得(de)到(dao)越(yue)大(da)的(de)電(dian)容(rong),而(er)如(ru)果(guo)想(xiang)得(de)到(dao)較(jiao)大(da)的(de)耐(nai)壓(ya)就(jiu)需(xu)要(yao)較(jiao)厚(hou)的(de)Ta2O5,這就要求使用顆粒大些的鉭粉。所以體積相同要想獲得耐壓高而又容量大的鉭電容難度很大。
鉭電容需引起注意的另一個地方是:鉭(tan)電(dian)容(rong)比(bi)較(jiao)容(rong)易(yi)擊(ji)穿(chuan)而(er)呈(cheng)短(duan)路(lu)特(te)性(xing),抗(kang)浪(lang)湧(yong)能(neng)力(li)差(cha)。很(hen)可(ke)能(neng)由(you)於(yu)一(yi)個(ge)大(da)的(de)瞬(shun)間(jian)電(dian)流(liu)導(dao)致(zhi)電(dian)容(rong)燒(shao)毀(hui)而(er)形(xing)成(cheng)短(duan)路(lu)。這(zhe)在(zai)使(shi)用(yong)超(chao)大(da)容(rong)量(liang)鉭(tan)電(dian)容(rong)時(shi)需(xu)考(kao)慮(lv)(比如1000uF 鉭電容)。
從上麵可以了解到不同的電容有不同的應用場合,並不是價格越高越好。
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