电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一,广泛应用于电路中的隔直通交、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制等方面。
电容器是由两块金属电极之间夹一层绝缘电介质构成。当在两金属电极间加上电压时,电极上就会存储电荷,所以电容器是储能元件。
任何两个彼此绝缘又相距很近的导体,组成一个电容器。
平行板电容器由电容器的极板和电介质组成。具有充放电特性和阻止直流电流通过,允许交流电流通过的能力。
电容的符号用字母C表示,单位是:F(法),此外还有μF(微法)、pF(皮法),nF,由于电容F的容量非常大,所以我们看到的一般都是μF、nF、pF的单位,而不是F的单位
他们之间的具体换算如下:1F(法拉)=1000mF(毫法),1(毫法)=1000uF(微法),1(微法)=1000nF(纳法),1(纳法)=1000pF(皮法)
规则:单位省略表示为pF,例如101(pF)=1010^1=100pF=01nF;104(pF)=1010^4=100000pF=01uF;105(pF)=1010^5=1000000pF=1uF
电容的耐压值:电容不同,耐压值也会不同,普通无极性电容的标称耐压值有:63V、100V、160V、250V、400V、600V、1000V等,有极性电容的耐压值相对要比无极性电容的耐压要低,一般的标称耐压值有:4V、63V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、220V、400V等
常用电容按介质区分有纸介电容、油浸纸介电容、金属化纸介电容、云母电容、薄膜电容、陶瓷电容、电解电容等
在构造上,又分为固定电容器和可变电容器.按极性分为:有极性电容和无极性电容
我们最常见到的就是电解电容
电容器在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源的退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等
1、电解电容器按阀金属划分,可分为铝电解电容器、钽电解电容器、钽铌合金电解电容器三种
2、电解电容器按电解质状态划分,可分为固体电解电容器、液体(湿式)电解电容器两种
3、电解电容器按按正负极呈现状态划分,可分为箔式卷绕型电解电容器、烧结型电解电容器两种
结合图例我们再具体了解一下电容的功能滤波:前面我们提到滤波电容将一定频段内的信号从总信号中去除,但是这样理解比较抽象,不容易理解,我们再详细讲解一下:在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容,利用其充放电特性,使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压
由于大容量的电解电容一般具有一定的电感,对高频及脉冲干扰信号不能有效地滤除,故在其两端并联了一只小容量的电容,以滤除高频及脉冲干扰.结合实物了解电容的滤波功能,图中是个直流稳压电路,C1,C2起滤波作用,,大电容通低频,小电容通高频,经过电容的滤波作用,过滤掉电路中的交流成分,电容的作用就是通高频阻低频;电容越大,低频越容易通过,电容越小高频越容易通过,这就是电路的滤波功能,旁路电容:将混有高频电流和低频电流的交流电中的高频成分旁路掉的电容,称做“旁路电容”
一、钽电容
钽电容是一种电容器中体积小而又能达到较大电容量的产品,是1956年由美国贝尔实验室首先研制成功的,它的性能优异。钽电容器外形多种多样,并制成适于表面贴装的小型和片型元件。钽电容器不仅在军事通讯,航天等领域应用,而且钽电容的应用范围还在向工业控制,影视设备、通讯仪表等产品中大量使用。
二、灯具电容
灯具电容器是以高纯电子铝箔为极板,以电容器纸、氧化铝为介质卷制而成,非固体电解质、金属外壳,双焊片式和引线式引出端,用于单相交流电动机(50Hz或60Hz)的启动,使电动机在较低的启动电流下能够获得较高的转矩。它具有电气性能优良,质量稳定可靠的特点。
三、MKPH电容
由Ducati energia公司研发的具有镀特殊金属成分的聚丙烯膜PPMh MKPh,它的目的是支持自愈性能并减少介质损耗。较于现在的其他纸介质及气体绝缘的电容器,,PPMh电容器以它优越的过载能力和长寿命成为功率因数补偿系统新的目标。
四、PEI电容
PEI电容是用两片金属箔做电极,夹在极薄绝缘介质中,卷成圆柱形或者扁柱形芯子,介质是涤纶。涤纶薄膜电容, 涤纶电容介电常数较高,体积小,容量大,稳定性较好,适宜做旁路电容。
五、贴片式钽电容
贴片式钽电容的特点是寿命长。耐高温、准确度高、滤高频改波性能极好,不过容量较小、价格也比铝电容贵,而且耐电压及电流能力相对较弱。它被应用于小容量的低频滤波电路中。
六、贴片铝电容
贴片钽电容与陶瓷电容相比,其表面均有电容容量和耐压标识,其表面颜色通常有**和黑色两种。譬如100-16即表示容量100μF,耐压16V。贴片式铝电解电容拥有比贴片式钽电容更大的容量,其多见于显卡上,容量在300μF~1500μF之间,其主要是满足电流低频的滤波和稳压作用。
七、贴片式陶瓷电容器
贴片式陶瓷电容无极性,容量也很小(PF级),一般可以耐很高的温度和电压,常用于高频滤波。陶瓷电容看起来有点像贴片电阻(因此有时候我们也称之为"贴片电容"),但贴片电容上没有代表容量大小的数字。
八、自愈式并联电容器
自愈式并联电容器通俗地讲,就是当电容器的绝缘介质被击穿时,绝缘介质因热溶现象又恢复到绝缘状态的电容器。但电容量将随击穿次数的增加而降低,损耗值将增大。典型的有CBB系列、CBL系列电容器。
九、电解电容器
电解电容器的内部有储存电荷的电解质材料,分正、负极性,类似于电池,不可接反。正极为粘有氧化膜的金属基板,负极通过金属极板与电解质(固体和非固体)相连接。
瓷介电容器的介质是陶瓷,在电路中用于傍路、隔直流、滤波、振荡、耦合、温度补偿等。
根据陶瓷成分不同可分为Ⅰ型(高频)和Ⅱ型(低频)。
高频瓷介电容器如CC11、CC1、CC2、CC10等;
低频瓷介电容器如CT1、CT2等。
在国内老的瓷介电容器标准中有X、Y的分类,如CCX—×(小型瓷介电容器)、CCY—×(高压瓷介电容器)。
这要分情况,如同“推荐答案”中所述,小容量的比如1uF以下的,用贴片陶瓷电容(通常叫做MLCC)是很不错的选择,而且好像只能用MLCC,小容量的铝电解比较少见。\x0d\ \x0d\对于大容量的情况,同容量的MLCC从造价上可能要昂贵许多,但在高频段(100kHz以上)频率响应和ESR要优异得多,甚至于在数MHz以上的时候,电解电容已经失去了作为电容的意义,整个基本上全部呈现感性。所以这已经不是价格所能衡量的,也就是说MLCC在高频段也是唯一选择。\x0d\ \x0d\需要补充说明的是,并不是所有的MLCC都能取代电解(不考虑价格因素),例如MLCC材质上是有区别的,像X8R/S、X7R/S、X5R/S这些是大容量MLCC比较好的选择,而Y5V、Z5U这些在要求不太高的场合可以应用,因为它的容量随温度的变化太大了。至于C0G、N0P这些材质是最稳定的MLCC,但其容量很难做大,基本上10nF(001uF)就已经到极限了。\x0d\ \x0d\另外,有些在频率补偿方面有要求的,也不是说MLCC就肯定好过于电解,所谓“成也萧何,败也萧何”,正因其毫欧级的极低ESR,会导致放大器的振荡或者振铃(RING)现象,此时用铝电解或钽电容加小容量MLCC是较好的方法。而且,目前就容量上来说,单片MLCC容量能做到100uF以上的好像就只有太阳诱电一家。当然,如果控制器或转换器的频率足够高的时候,对容量也没有过高的要求了。如果实在要求太高容量,那么只能多个电容并联一途,如此一来,MLCC的优势会有所降低。\x0d\ \x0d\再补充一个个人浅见,在瞬间大电流冲击方面,由于电解电容的感性成分较高,所以电解电容被瞬间击坏的可能性要相较于钽电容和MLCC小一些,也就是“皮实”一些,当这些电容都并存于板上时,让电解电容离瞬间电流波动较大的位置近一些。\x0d\ \x0d\总的来说,随着放大器或控制器的发展,MLCC将会有越来越广阔的应用,甚至整个电路板上可能再也找不到一个电解电容。 \x0d\ \x0d\当然,事情总有转机,随着聚合物固态铝电解电容的发展,其ESR和温度性能已与MLCC不相上下,甚至在容量上更是大有赶超。固态铝电解在较好的电脑主板上随处可见,其耐大电流和频率响应品质几乎无可替代。唯一不足的是其耐压普遍不高,这大概是由于低压电子对其需求相对较大而致使中高压固态铝电解的发展动力有所不足吧。
电子产品中,电容器都是必不可少的电子元器件,它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源和退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等。由于电容器的类型和结构种类比较多,因此,使用者不仅需要了解各类电容器的性能指标和一般特性,而且还必须了解在给定用途下各种元件的优缺点、机械或环境的限制条件等。电容器的主要参数及应用 1、标称电容量(CR):电容器产品标出的电容量值。 云母和陶瓷介质电容器的电容量较低(大约在5000pF以下);纸、塑料和一些陶瓷介质形式的电容量居中(大约在0005μF10μF);通常电解电容器的容量较大。这是一个粗略的分类法。 2、类别温度范围:电容器设计所确定的能连续工作的环境温度范围,该范围取决于它相应类别的温度极限值,如上限类别温度、下限类别温度、额定温度(可以连续施加额定电压的最高环境温度)等。 3、额定电压(UR):在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下,可以连续施加在电容器上的最大直流电压或最大交流电压的有效值或脉冲电压的峰值。 电容器应用在高压场合时,必须注意电晕的影响。电晕是由于在介质/电极层之间存在空隙而产生的,它除了可以产生损坏设备的寄生信号外,还会导致电容器介质击穿。在交流或脉动条件下,电晕特别容易发生。对于所有的电容器,在使用中应保证直流电压与交流峰值电压之和不的超过直流电压额定值。 4、损耗角正切(tanδ):在规定频率的正弦电压下,电容器的损耗功率除以电容器的无功功率。 这里需要解释一下,在实际应用中,电容器并不是一个纯电容,其内部还有等效电阻,它的简化等效电路如下图所示。图中C为电容器的实际电容量,Rs是电容器的串联等效电阻,Rp是介质的绝缘电阻,Ro是介质的吸收等效电阻。对于电子设备来说,要求Rs愈小愈好,也就是说要求损耗功率小,其与电容的功率的夹角δ要小。 这个关系用下式来表达: tanδ=Rs/Xc=2πf×c×Rs 因此,在应用当中应注意选择这个参数,避免自身发热过大,以减少设备的失效性。 5、电容器的温度特性:通常是以20℃基准温度的电容量与有关温度的电容量的百分比表示。 6电容器是最简单的电池,而且有充电快,容量大,等优点。
看其参数的方法
1、电容在电路中一般用“C”加数字表示(如C13表示编号为13的电容)。电容是由两片金属膜紧靠,中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。 电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小,电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,它与交流信号的频率和电容量有关。 容抗XC=1/2πf c (f表示交流信号的频率,C表示电容容量)电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。 2、识别方法:电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同,分直标法、色标法和数标法3种。电容的基本单位用法拉(F)表示,其它单位还有:毫法(mF)、微法(μF)/mju:/、纳法(nF)、皮法(pF)。其中:1法拉=1000毫法(mF),1毫法=1000微法(μF),1微法=1000纳法(nF),1纳法=1000皮法(pF) 容量大的电容其容量值在电容上直接标明,如10 μF/16V 容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示 字母表示法:1m=1000 μF 1P2=12PF 1n=1000PF 数字表示法:三位数字的表示法也称电容量的数码表示法。三位数字的前两位数字为标称容量的有效数宇,第三位数宇表示有效数字后面零的个数,它们的单位都是pF。 如:102表示标称容量为1000pF。 221表示标称容量为220pF。 224表示标称容量为22x10(4)pF。 在这种表示法中有一个特殊情况,就是当第三位数字用"9"表示时,是用有效数宇乘上10的-1次方来表示容量大小。 如:229表示标称容量为22x(10-1)pF=22pF。 允许误差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20% 如:一瓷片电容为104J表示容量为01 μF、误差为±5%。 3使用寿命:电容器的使用寿命随温度的增加而减小。主要原因是温度加速化学反应而使介质随时间退化。 4绝缘电阻:由于温升引起电子活动增加,因此温度升高将使绝缘电阻降低。 电容器包括固定电容器和可变电容器两大类,其中固定电容器又可根据所使用的介质材料分为云母电容器、陶瓷电容器、纸/塑料薄膜电容器、电解电容器和玻璃釉电容器等;可变电容器也可以是玻璃、空气或陶瓷介质结构。以下附表列出了常见电容器的字母符号。
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