电容的种类及应用「电容器的应用有哪些」

今天带来电容的种类及应用「电容器的应用有哪些」，关于电容的种类及应用「电容器的应用有哪些」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

电容分类（常用种类）直插电容/贴片电容固定电容/可变电容/微调电容安规电容/高压电容铝电解，固态电容。电容精度等级：

D-005级-±0.5%、F-01级-±1%、G--02级±12%、J-I级-±5%、K-II级—±10%、M-III级—±20%

电容单位及原理图符号符号

电容编号：C开头

单位

pF，nF，uF，F。使用最接近的单位，如680pF 0.68nF

电容主要作用基本定律 C=Q/U， Z=1/(2πfC) 电压不能突变，否则将导致电流无穷大：i(t)=Cdu(t)/dt串联 C = C1C2/(C1 C2)、并联 C = C1 C2隔直/耦合、去耦/旁路滤波、储能调谐(与电感组成LC谐振回路)电容主要参数标称电容量及精度

电容容量高精度的为5%。一般10%。

额定电压

要大于电容上实际承受的电压有效值

温度系数

根据需要选择符合要求的电容, 如振荡器电路应选择NPO电容

等效电阻ESR

电解电容ESR较大，几十Ω 。ESR最小的是多层电容，几十mΩ

频率特性

主要是根据需要选择电容类型

常用电容选型瓷片电容（直插，贴片）

耐热好，损耗小，容量小(~0.47uF)。常用于高频电路中，品中已被贴片电容取代我就按多层陶瓷电容MLCC作为介绍：ESR极小、容量较大（~22uF）、体积小。用于低频、中频及高频滤波，常用生产商/系列：TDK

下面实例来说明一下，从TDK官网下载的“积层贴片陶瓷片式电容器” 就是普通的贴片电容了（等会我分享到百度网盘），下图所示：首先我们要选取的就是封装尺寸，例如0603，0805，当然0402现在也很多产品在用了，另外就是温度特性，1000PF以下可以选择C0G 有的叫NPO（用在高频精度相对更高），常规1000pF~4.7uf选X7R，但有时候尺寸要求小，容量要大就选X5R,就是温度有一定差别，所以你仔细看手册，选型的分布，基本上的是厂家都给规划好的，另外，如果选用别的厂家的，也是相类似的，只是叫法和名字上有区别，实质内容都是一样的。

下图为常用的X7R对应的分布图

最后对应的就是型号了。

铝电解电容（直插/贴片）

容量大（~22000uF），漏电流大，稳定性差。电源低频滤波。

常用生产商/系列：松下/红宝石

铝电解电容器（表面贴装型）我选松下常用电容一般为低频滤波电容，手册进行说明，其它红宝石及国产的也类似的。

上图所示，先进行类型选择，ESR，尺寸，和寿命，重点选厂家量产的型号，不要选一些参数很好，但不好买的器件，比如我选长寿命，FK系列，220UF/25V，型号：EEEFK1E221P ，尺寸：8*10.2L，然后我们再来看一下，此型号的规格（每个厂家有自己的型号规则，参考手册写即可），但有些人，就写个220UF/25V这样很为难采购，也证明对电路设计很不重视，认为电容很简单，随便从别人原理图复制粘贴，但有时候很有可能就现出在认为最不容易出问题的地方。

上图所示：

温度：如果是要求不高的产品的可以85度。电压值：设计要有余量，例如12V,最少也是要用16V。容差：这要求不高，因为滤波电容较大，影响不明显。漏电流：当然是越小越好了，按默认的也没有问题。

5、下面对一些看起来不太熟悉的参数作一些解释

漏电流：

作为电介质的氧化铝层具有的一个特性:即使在DC正向电压施加于电容器一段时间后仍有一个微小电流持续从正电极流向负电极。这个微小的电流即称为漏电流。越小的漏电流表明电介质制作得越精良。

如上图漏电流的时间特性所示,在施加正向电压的最初数分钟的时间内会出现一个很大的漏电流(称为涌入电流,电容器如长期未施加电压后这一现象就更明显)。随着工作时间的延续,此漏电流将衰减到一个很小的“稳定状态”值。漏电流的温度特性见中间图所示,一般地随着温度的升高漏电流将会变得越来越大。漏电流的电压特性见右边一图所示,一般地随着温度的升高漏电流将会变得越来越大。

1.2工作漏电流

指稳定持续工作下的稳定电流。一般采用的计算公式为:漏电流1-KCU或3uA (取数值大者), （上图电容参数I<0.01CV），K为系数,取值在0.01~0.03之间; C为标称电容量(单位uF); U为额定电压(单位V),漏电流1的单位为uA.以上计算公式一般在20。C环境温度、测试电压为电容器的额定电压、充电时间一分钟的测试条件下使用。

不同制造商,不同规格类型的电容器,不同的应用环境(温度、所施加电压等)可能会有不同的计算方式或特征曲线,当区别对待。

1.3无压存储对漏电流的影响无加压存储电解电容会使氧化层恶化,在高温环境下更是如此,这将导致电容在长期闲置存储后初始使用时会产生一个远超出额定数值的漏电流(在最初一分钟内,此数值可能会达到额定数值的100倍左右)。虽然此电流将会回落到正常的额定值,但在应用电路设计中要考虑产品长期闲置后大漏电流的冲击承受能力-例如电路中设计中的其它与此相关的电路参数是否能够承受此冲击。

2、电解电容损耗角正切(tano),英文: dissipation factor,

在等效电路中,等效串联电阻ESR同容抗(1/wc)之比称之为损耗角正切(tano)tano随着测量频率的增加而变大,随着测量温度的下降而增大。

许多的朋友在购买电解电容的时候都会关注损耗角正切这项参数，也有损耗角正切越小电解电容质量越好这项说法，虽然损耗角正切值不能完全代表电解电容的质量，但众所周知，损耗角正切值确实是越小越好，如没有特殊要求，默认的即可。

3、自寿命及负载寿命

3.1自寿命当电解电容在不充电状态下长期放置之后,漏电流及ESR将会逐渐增大,而容量会逐渐衰减。然而常温条件下普通电容两年左右的存储以及低漏电流电容约半年的存存储都不会令这些参数有太大的恶化,故一般情况下这些特性都不会在实际应用中带来麻烦。这种变化往往被解释为电解液与氧化铝薄膜间的化学反应所致。另一个致使漏电流增大的原因是电解液渗透到氧化膜缺陷处并替代氧气扩散,以阻止缺陷处暴露于电解液高温的环境将令密封材质的密封力度逐渐衰减,从而加速电解液的挥散。这些都会致使电容器参数的恶化。一般规格书目会提供一个上限温度情况下的自寿命值(多长的时间之后,容量值、损耗角、漏电流等关键参数能够保持在多少的范围之内)。

3.2负载寿命

当电解电容被长时间施加了一定的DC电压及纹波电流之后,一些关键参数将会往不良方面发展(容量衰减、损耗角增大等)。规格书目将对这些变化量进行规范并据此定义其电容器件的寿命。

在负载寿命测试中(施加了一定的DC电压及纹波电流),漏电流往往都保持着很小的一个数量值,这是由于其间的DC电压一直在对作为电介质的氧化铝层进行修复作用(消耗电解液)。容量及损耗角的改变主要是由于电解液的消耗(挥散及自身分解)所致。高温环境会加快电解液的消耗速度,故负载寿命的计算其实就是归结为器件内部温度的求解过程。

纹波电流

额定纹波电流IRAC又称为最大允许纹波电流。其定义为:在最高温度工作温度条件下电容器最大所能承受的交流纹波电流有效值。并且指定的纹波为标准频率(一般为100Hz/120Hz )的正弦波。

4.1纹波定义及其与寿命关系:纹波电流在这里指的是流经电容器的交流电流的RMS值,其在电容电压上的表现为脉动或纹波电压。电容器最大允许纹波电流受环境温度、电容器表面温度(及散热面积)、损耗角度(或ESR )以及交流频率参数的限制。温度是电解电容器件寿命的决定性因素,因此由纹波产生的热损耗将成为电容寿命的一个关键参考因素。

4.2纹波与频率:电解电容的损耗因子(其与ESR有关)随所施加电压的频率不同而不同。故电容的纹波承受度不简单是一个固定量,跟其纹波频率还成一关系。规格书目中提供的某一数值往往指的是100或120Hz的频率,或是一些特定的频率条件下。对于其它频率情况规格书通常会提供一个转换因数。

4.3纹波与温度:额定纹波电流是在最高工作温度条件下定义的数值。而实际应用中电容的纹波承受度还跟其使用环境温度及电容自身温度等级有关。规格书目通常会提供一个在特定温度条件下各温度等级电容所能够承受的最大纹波电流。甚至提供一个详细图表以帮助使用者迅速查找到在一定环境温度条件下要达到某期望使用寿命所允许的电容纹波量。

钽电容（贴片）

ESR较小，容量较大(~470uF)、性能稳定、寿命长、温度特性好，较贵。用于高质量电源滤波。常用生产商/系列：AVX TAJ系列来介绍一下

上图所示，我就直接翻译一下吧

FEATURES 特性

General purpose SMT series 通用SMT系列 （也是价格合适，量产好买）

17 case sizes available, standard and low profile down to 1mm maximum height

可提供17个外壳尺寸，标准和低轮廓到1mm的最大高度

CV range: 0.10-2200uF/2.5-50V. 范围: 0.10 -2200 uf / 2.5~50 v。

J-lead construction J-lead结构 （这个我也不知道,有知道告诉一下我，应该是器件内部结构吧）

APPLICATIONS 应用

General low power DC/DC and LDO 一般低功率DC/DC和LDO

Entertainment / Infotainment systems 娱乐/信息娱乐系统

Height restricted design 高度受限制的设计

封装尺寸

上图所示，对应标准情况尺寸的电容A~E,U,V尺寸说明，还有小型尺寸的，左侧标识说明。

上图所示 为型号代码参数写法，这个我的建议用他这个方法，书写标准型号，才能输出规范的料单，选型参数考下图，左侧为容量，右侧为电压对应的尺寸，参考这图就很好选了，另外这张表要注意的就是红色M表示正在开发的，也就是说尽量不要选这些，比较难做更能到（比如680UF E型最大只能做的6.3V，你非要10V的又要一样大小的尺寸，下图也有但这种是比较难买的，厂家也不好做，还常用）。

技术规格

包括：技术数据都是在25度下进行测试、电容范围、额定电压、类别电压、浪涌电压（85度）浪涌电压(125度)、温度范围、可靠性、资格认证等说明

型号选择

最后就是找到合适参数，选择即可，其他系列的选型，类似，只是针对技术规格有些不同

法拉电容

使用电解质而非电介质，电子 离子或空穴 负离子导电。容量极大，可达法拉级。用于时钟电路、数据存储等供电，不常用，我就不说了。

常用生产商/系列：松下

安规电容

要结：

X电容：主要是用在L和N之前的电容，抑制差模干扰。

Y电容：用于L和G或N和G地间 抑制共模干扰。

上述的两个电容类型用在器具的话，都必须要有认证才可。

根据IEC 60384-14

X电容主要分为三类：

安规电容安全等级

应用中允许的峰值脉冲电压

过电压等级

应用范围

X1

>2,5KV and <=4,0KV

III

高脉冲时使用

X2

<=2,5KV

II

一般用途

X3

<=1,2KV

-

一般用途

Y电容主要分为四类：

安全等级

绝缘类型

额定电压范围

应用中允许的脉冲电压

Y1

双重绝缘或加强绝缘

<=250V

>8,0KV

Y2

基本绝缘或附加绝缘

>=150V and <=250V

>5,0KV

Y3

基本绝缘或附加绝缘

>=150V and <=250V

耐高压N/A

Y4

基本绝缘或附加绝缘

<150V

>2,5KV

参数选型

上图所示，尺寸介绍

上图：测试条件，符合认证说明。

应用说明

在交流电源输入端,一般需要增加几个安全电容来抑制EMI传导干扰。

交流电源输入分为3个端子：火线（L）/零线（N）/地线（G）。在火线和地线之间以及在零线和地线之间并接的电容,一般统称为Y电容。这两个Y电容连接的位置比较关键,必须需要符合相关安全标准, 以防引起电子设备漏电或机壳带电,容易危及人身安全及生命。它们都属于安全电容,从而要求电容值不能偏大,而耐压必须较高。一般情况下,工作在亚热带的机器,要求对地漏电电流不能超过0.7mA;工作在温带机器,要求对地漏电电流不能超过0.35mA。因此,Y电容的总容量一般都不能超过4700PF（472）。

特别指出：作为安全电容的Y电容,要求必须取得安全检测机构的认证。Y电容外观多为橙色或蓝色,一般都标有安全认证标志（如UL、CSA等标识）和耐压AC250V或AC275V字样。然而,其真正的直流耐压高达5000V以上。必须强调,Y电容不得随意使用标称耐压AC250V或者DC400V之类的普通电容来代用。

在火线和零线抑制之间并联的电容,一般称之为X电容。由于这个电容连接的位置也比较关键,同样需要符合相关安全标准。X电容同样也属于安全电容之一。根据实际需要,X电容的容值允许比Y电容的容值大,但此时必须在X电容的两端并联一个安全电阻,用于防止电源线拔插时,由于该电容的充放电过程而致电源线插头长时间带电。安全标准规定,当正在工作之中的机器电源线被拔掉时,在两秒钟内,电源线插头两端带电的电压(或对地电位)必须小于原来额定工作电压的30%。

作为安全电容之一的X电容,也要求必须取得安全检测机构的认证。X电容一般都标有安全认证标志和耐压AC250V或AC275V字样,但其真正的直流耐压高达2000V以上,使用的时候不要随意使用标称耐压AC250V或者DC400V之类的普通电容来代用。

通常,X电容多选用纹波电流比较大的聚脂薄膜类电容。这种类型的电容,体积较大,但其允许瞬间充放电的电流也很大,而其内阻相应较小。普通电容纹波电流的指标都很低,动态内阻较高。用普通电容代替X电容,除了电容耐压无法满足标准之外,纹波电流指标也难以符合要求。

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