【導讀】想xiang要yao為wei當dang今jin汽qi車che電dian子zi產chan品pin選xuan擇ze性xing能neng可ke靠kao的de電dian容rong器qi，需xu要yao仔zai細xi分fen析xi各ge類lei參can數shu。首shou先xian，必bi須xu了le解jie各ge種zhong電dian容rong技ji術shu的de性xing能neng特te點dian。其qi次ci，應ying考kao慮lv汽qi車che環huan境jing和he特te定ding應ying用yong，從cong而er找zhao到dao成cheng效xiao比bi優you異yi的de可ke靠kao解jie決jue方fang案an。本ben文wen將jiang探tan討tao四si種zhong主zhu要yao電dian介jie質zhi電dian容rong器qi的de特te點dian：鉭電解
、鋁電解、薄膜和陶瓷。此外
，還將說明汽車環境，並列出汽車應用的一般類別。

電解質電容的特點

圖1

圖1展示了一些常見電容器電介質的典型容值和電壓範圍。有趣的是，針對需要大約 0.1 μF 到 100 μF 的電容值和小於 50 V 的電壓的應用
，存在多種選擇。為了進一步明確這些不同類型電容器的性能特點，我們需要了解一些電容器的基礎知識。

圖2

圖2顯示了這四種基礎電容器的典型電介質常數(K)和電介質強度值。當K值和電介質擊穿強度較低時（如薄膜電容器）
，電dian容rong器qi的de容rong積ji效xiao率lv也ye很hen低di。不bu過guo，物wu理li尺chi寸cun隻zhi是shi給gei定ding電dian容rong器qi類lei型xing的de一yi個ge特te征zheng。例li如ru
，薄bo膜mo電dian容rong器qi體ti積ji相xiang當dang大da，但dan卻que具ju有you極ji高gao的de效xiao率lv和he電dian介jie質zhi穩wen定ding的de特te點dian。

圖3

電容器等效電路如圖3所示。等效串聯電阻(ESR)是阻抗的主要部分，代表電容器的損耗。ESR值因溫度、頻率和電介質類型而不同。絕緣電阻(IR)決定了給定電壓下電容器直流漏電流的大小。薄膜和陶瓷（靜電）電容器的漏電流通常比鉭和鋁（電解）電容器低得多。‍‍‍‍‍‍‍直流漏電流隨溫度和施加電壓的大小而變化。

圖4

圖4中的公式揭示了電容器的重要關係：容抗
、耗散因數
、感抗及阻抗。注意：用於模擬絕緣電阻(IR)的是一個阻值非常高的電阻，為簡單起見，在推導總阻抗(Z)時通常將其忽略。

Z 在確定電容對輸入信號的影響時很重要。充/放電循環期間，低 ESR 是實現高效率、低熱耗和可靠性的關鍵。容抗(XC)和感抗(XL)表示器件能量存儲容量和感應場生成。注意，當 XC 與 XL 相等時，達到器件諧振頻率。選擇通過去耦電容用來去除直流(DC)信號中的交流(AC)分量/噪zao聲sheng時shi，這zhe一yi點dian很hen重zhong要yao。為wei有you效xiao去qu除chu直zhi流liu電dian源yuan軌gui的de交jiao流liu信xin號hao分fen量liang
，應ying選xuan擇ze諧xie振zhen頻pin率lv接jie近jin去qu除chu交jiao流liu噪zao聲sheng頻pin率lv的de電dian容rong器qi，以yi減jian小xiao阻zu抗kang

，最zui大da化hua對dui地di去qu耦ou。

電子元件的汽車環境和應用

電子元件的汽車應用一般分為六個領域：

●     動力總成控製係統（電控發動機、變速器和排放控製）。目前，電動汽車的發展為功率轉換和電控元件增加了大量新的機會

●     車輛控製（防抱死製動、主動懸架、牽引控製
、助力及四輪轉向）

●     安全、舒適和便利（安全氣囊執行器、防碰撞、空調、巡航控製和防盜）

●     車載娛樂

●     駕駛員信息顯示和音頻報警係統

●     診斷和維修

其中
，一些汽車工作環境也會比其他環境更為嚴苛。圖5向大家展示了發動機艙和車廂工作條件的特點。

圖5

四種主要電容器技術

介紹完主要的汽車環境和應用
，我們將研究四種主要電容器技術的特點，及其對電路性能和長期可靠性的影響。

根據最常用的分類標準，大多數電容器可分為兩種基本構造類型：靜電（薄膜、陶瓷）和電解（鉭、鋁）電容器。靜電電容器是非極性器件
，一般ESR和阻抗非常低。電解電容器通常容值更高，且有極性之分。

鉭電容器

●     額定電壓 2.5 VDC 至 63 VDC 表麵貼裝器件(SMD) 和 125V 軸向引線型。注意：為獲得優異的可靠性
，固態鉭電容器工作電壓應降至額定電壓的50%
，鉭聚合物和液鉭軸向電容器降至額定電壓的80%

●     電氣特性時間和溫度變化非常穩定

●     表麵貼裝器件容值達 2200 μF，軸向液鉭電容器容值高達 10,000 μF

●     較大外形尺寸表麵貼裝器件需要浪湧測試/篩選（低ESR，高容量）

●     正常電壓降額條件下典型故障率為 5 FIT - 15 FIT（每十億小時故障次數）

鋁電容器

●     額定電壓 6.3 VDC 至450 VDC（表麵貼裝器件）。大型圓柱式鋁電容工作電壓更高

●     85˚C、105˚C或 120˚C額定溫度

●     表麵貼裝器件容量最高 10 mF

●     不需要浪湧電流篩選

●     鋁電容存在自然磨損機理，滿額定電壓和最高溫度條件下使用壽命限於 5,000 小時。降額至額定電壓的 80 %，使壽命可延長 2 倍

陶瓷電容器

●     額定電壓為 6.3 VDC 至 5,000 VDC（大多數使用條件為 100 V 或以下）
；不需要電壓降額，但必須考慮容值的電壓係數。在額定電壓或接近額定電壓下工作時，多層陶瓷電容(MLCC)有效容值可能下降 40 %

●     工作溫度可能超過 150˚C

●     非極性器件（可批量進料高速插件）

●     ESR 和直流漏電流非常低

●     典型故障率低於 1 FIT；典型故障模式為短路或參數漂移

薄膜電容器

●     額定電壓為 16 VDC 至 2,000 VDC; 不需要電壓降額

●     大部分類型工作溫度為 105˚C (PPS 為 125˚C)

●     超低ESR和直流漏電流

●     典型故障率低於 5 FIT
；典型故障為開路或參數漂移

●     表麵貼裝產品有限

上列特征有助於設計工程師在電容器選型中做出選擇。另外，成本、尺寸和工藝性也是需要考慮的因素。

為特定應用選出最適合的電容器往往並不容易。下麵針對汽車和其他電子電路中的主要電路類型
，我們提供了一些通用指南。

1
、電源濾波：高容量、低ESR、耐高溫——鉭、鋁電容器（部分陶瓷和薄膜電容器）

2
、大容量儲能：高容量、低ESR（用於快速放電和脈衝應用）——鉭、鋁電容器（部分薄膜電容器）

3、調諧與時序：溫度和頻率範圍內容值穩定，熱循環下可重複——陶瓷電容器（NP0型），薄膜電容器

4、去耦/旁路：ESR 非常低，良好的Z特性——陶瓷電容器，薄膜電容器

選擇電容器需要考慮多方麵的問題；每種電容器都有各自的特點
，這些特點決定了某種電容器可能是給定應用最合理的選擇。電容器成本、尺寸、封feng裝zhuang類lei型xing和he生sheng命ming周zhou期qi內nei可ke靠kao性xing問wen題ti也ye是shi重zhong要yao考kao慮lv因yin素su。由you於yu有you多duo方fang麵mian的de選xuan擇ze，因yin此ci必bi須xu參can考kao每mei個ge製zhi造zao商shang具ju體ti電dian容rong器qi的de技ji術shu規gui格ge。作zuo為wei電dian容rong器qi技ji術shu和he製zhi造zao領ling域yu的de領ling導dao者zhe，Vishay 隨時為電子設計工程師提供各種汽車應用選擇。服務於全球客戶
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來源：Vishay威世科技，原創：Andrew Wilson  

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