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电子元件-电容

内容包括电容的一般分类和电容ESR，电容器的温度特性、旁路电容器和去耦电容器、日本红宝石电容器介绍、三端子电容器等。紫色文本是一个超链接，点击自动跳转到相关。不断更新，原创并不容易！
目录：
1）应用场合 2.快速充放电电容(低)ESR)生产厂家
1）简介 2）温度特性
1）一类等级IEC/EN 60384-8/21 和 EIA-RS-198 二、二级参考EIA RS-198标准
1）参数说明 2)尺寸选型表(MPX/MKP)
3)膜电容(上图)和瓷片电容Y电容(下图)曲线对比图
1)产生冲击电流 2)减少冲击电流影响的措施 3）何为去耦电容
4)如何获得去耦电容的值？ 5)去耦电容的类型 6)放置去耦电容器
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电容是如何工作的
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下面以 Nichicon 的两个比较好的电解电容说明，一个是 LED 灯专用超长寿电容，一个是小型开关电源用电容的指标，前者保证的 DF=0.2，后者保证的 DF=0.1，根据测试频率 120Hz来看，电容的 Xc=1/2πfc = 28.23Ω，DF=Rs/Xc，因此对应的 ESR 就是 5.36Ω 和 2.82Ω。

铝电解电容通常只适用于直流场合，设计工作电压至少要低于额定电压的80%。对于有浪涌防护的电路，其额定浪涌电压要高于防护器件(通常是TVS)的残压。
铝电解电容的规格书只给出了耗散因数正切角tanδ。可以根据以下公式来计算ESR：ESR = tanδ/(2πfC)。
例如：120Hz时，tanδ=16%，而C=220uF，则ESR约为965mΩ。可见铝电解电容的ESR非常大，这会导致输出电压纹波很大。因此，使用铝电解电容时，需要配合使用片状陶瓷电容，靠近DC/DC芯片放置。随着开关频率和温度的升高，ESR会下降。
铝电解电容的寿命比较短，选型需要注意。而寿命是和工作温度直接相关，规格书通常给出产品最高温度时的寿命，例如105度，寿命为2000小时。
根据经验规律，工作温度每下降10度，寿命乘以2。如果产品的设计使用寿命为3年，也就是26280小时。则10*log2(26280/2000)=37.3，那么设计工作温度不能超过65度。
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有制式 LCR 表，可以很精确测量电容的各种参数。但如果特定针对普通电解电容，由于电解电容的 ESR 通常较大，可以用简单的方法测得较好结果，比如你说你有交流信号。不管是信号发生器还是一个工频变压器都好，反正对频率不高，ESR 较大的情况还是比较容易测得相对准确的。
首先找一个参考用电阻，大小应该比估计的 ESR 更大一些，这样方便计算，然后和电容串联接入（正弦波）交流源中，然后用万用表测电容两端电压和参考电阻两端电压，就可以求出回路电流。一个电解电容在低频时，等效为一个理想电容 C1 和 ESR 的 R1 的串联，因此可用这两个电压和已知的参考电阻大小求出 ESR。
下面以一个 47uF 电容和 3Ω 的 ESR 构成电解电容模型说明，Proteus或Multisim均可：

电容的阻抗 Z=R+jX，后期计算如下，结果和预设的 3Ω 非常接近，精度很理想。

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1）应用场合
低ESR电容用于配电自动化馈线终端FTU中是非常合适的选择，参看“测试相关汇总”之。多个电容并联可以降低ESR值。
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2）快速充放电电容（低ESR）生产厂家
深圳市雅达康电子科技有限公司
深圳市青佺电子有限公司
上海一点点电子科技有限公司
尼吉康 LQ快速充放电电容代售
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关于电容器的线性充电量详细推算见“RC电路相关计算之”。
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来源：【电容】关于电容，这篇说得太详细了_达则兼济天下SEU的博客-CSDN博客_电容的等效模型不包括哪个
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1）简介
（1）CL是涤纶电容器，又称聚酸酯薄膜电容器。tanδ(3～7)×10^(-3)。电容量可从100pf到几百μf；工作电压从几十伏到上万伏。绝缘电阻高，耐热性好。具有自愈性和无感特性。缺点是损耗tanδ大，电参数稳定性差。
（2）CCB是聚丙烯薄膜电容器。tanδ(1～10)×10^(-4)(比CL低一个数量级)。具有优良的高频绝缘性能，电容量与损耗tanδ在很大频率范围内与频率无关，随温度变化很小，而介电强度随温度升高而有所增加，这是其他介质材料难以具备的。耐温高，吸收系数小。
（3）CL21和CBB21都是金属化电容器，优点是引出线是从喷了金属的端面引出，从而使电流通路很短，所以也称为无感电容器。
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2）温度特性
CL型与CBB型电容器的温度系数大体上都为300ppm/左右，但是CL型为正温度系数，CBB型为负温度系数。CBB型电容器在温度升高40时,容量要下降12%左右。所以这两种电容器都不能制成精密电容器,最高精度只有±5%(J)。

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1）一类等级IEC/EN 60384-8/21 和 EIA-RS-198

据上表可以看出，“NP0”电容和“C0G”电容的漂移都为0，容差均为±30ppm/K；“N1500”电容和“P3K”电容的漂移均为1500ppm/K，最大容差均为±250ppm/°C。

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2）二类等级参照EIA RS-198标准

举列：
Z5U电容工作温度范围+10 °C～+85 °C，与25°C 比较其容差+22%～-82%；
X7R电容工作温度范围-55 °C～+125 °C，与25°C 比较其容差±15%；
X7A电容工作温度范围-55 °C～+125 °C，与25°C 比较其容差±1%。

NP0的容值不能做的太高，目前0.1uF最大；X7R呈正负曲线形式。
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比如：日本太阳诱电UP050CH105J轴向色环电容

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受温度影响小，但价格很贵，在几十元。
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1）参数说明

（1）X2电容器类别，代表这是X2安规电容
（2）104K代表电容器的容量和误差
（3）MPX/MKP代表电容器型号，MKP是金属化聚丙烯膜电容器(Metalized Polypropylene Film Capacitor)，即薄膜电容
（4）用三位数表示容量，前两位表示的是容量值，后一位表示的是10的指数。K代表误差为±10%
（5）40/110/56/B代表气候类别，下限温度是-40，上限温度是110，稳态湿热天气为56天，B代表有焰燃烧等级
（6）不同国家的安规认证，对X2电容的额定电压要求是不一样的
         CQC认证要求的额定电压是310VAC，其它国家要求为：275V、305VAC、310VAC
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2）尺寸选型表(MPX/MKP)

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3）薄膜电容(上图)与瓷片电容、Y2电容(下图)曲线对比图

实测MKP-X2 100nF电容：

引自电容器温度特性图
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电路来说，总是存在驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大，驱动电路要把电容充电、放电，才能完成信号的跳变,在上升沿比较陡峭的时候，电流比较大，这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感、电阻(特别是芯片管脚上的电感,会产生反弹)，这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作。这就是耦合。

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1）去藕电容就是起到一个电池的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合 2）旁路电容实际也是去藕合的,只是旁路电容一般是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄放途径。高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般是0.1uF、0.01uF等，而去耦合电容一般比较大，是10uF或者更大，依据电路中分布参数，以及驱动电流的变化大小来确定。3、旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象，而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象，防止干扰信号返回电源，这应该是他们的本质区别。

去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用：一方面是本集成电路的蓄能电容，另一方面旁路掉该器件的高频噪声。

数字电路中典型的去耦电容值是0.1μF，这个电容的分布电感的典型值是5μH，0.1μF的去耦电容有5μH的分布电感，它的并行共振频率大约在7MHz左右，也就是说,对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果，对40MHz以上的噪声几乎不起作用。

0.1μF、10μF的电容，并行共振频率在20MHz以上，去除高频噪声的效果要好一些。每10片左右集成电路要加一片充放电电容，或1个蓄能电容，可选10μF左右。最好不用电解电容，电解电容是两层薄膜卷起来的，这种卷起来的结构在高频时表现为电感，要使用钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用并不严格，可按C=1/——即10MHz取0.1μF，100MHz取0.01μF。 分布电容是指由非形态电容形成的一种分布参数。一般是指在印制板或其他形态的电路形式,在线与线之间、印制板的上下层之间形成的电容。这种电容的容量很小，但可能对电路形成一定的影响。在对印制板进行设计时一定要充分考虑这种影响，尤其是在工作频率很高的时候。也成为寄生电容，制造时一定会产生，只是大小的问题。布高速PCB时，过孔可以减少板层电容，但会增加电感。分布电感是指在频率提高时，因导体自感而造成的阻抗增加。

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旁路实际上就是给高频干扰提供一个到地的能量释放途径，不同的容值可以针对不同的频率干扰。所以一般旁路时常用一个大贴片加上一个小贴片并联使用。对于相同容量的电容的Q值我认为会影响旁路时高频干扰释放路径的阻抗，直接影响旁路的效果，对于旁路来说，希望在旁路作用时，电容的等效阻抗越小越好，这样更利于能量的泄放。数字电路输出信号电平转换过程中会产生很大的冲击电流，在供电线和电源内阻上产生较大的压降，使供电电压产生跳变，产生阻抗噪声(亦称开关噪声)，形成干扰源。

1）冲击电流的产生

（1）输出级控制正负逻辑输出的管子短时间同时导通，产生瞬态尖峰电流

（2）受负载电容影响,输出逻辑由“0”转换至“1”时，由于对负载电容的充电而产生瞬态尖峰电流。瞬态尖峰电流可达50mA,动作时间大约几ns至几十ns

2）降低冲击电流影响的措施

1）降低供电电源内阻和供电线阻抗

2）匹配去耦电容

3）何为去耦电容

在IC(或电路)电源线端和地线端加接的电容称为去耦电容

4）去耦电容如何取值

去耦电容取值一般为0.01uF~0.1uF，频率越高，去耦电容值越小

5）去耦电容的种类

独石    玻璃釉   瓷片   钽

6）去耦电容的放置

去耦电容应放置于电源入口处，连线应尽可能短。

有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地。

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电容分为电解电容、陶瓷电容、钽电容等。陶瓷电容在移动智能产品中使用广泛，其中又分为三端子电容和两端子电容，三端子电容高频特性好。
下图是两端子电容和三端子电容的实物对比图

理想的电容，随着频率的增加，阻抗越来越低。见下图的阻抗频率曲线。

然而实际电容是有寄生参数的，下图是电容的简化等效模型，由于串联等效电阻ESR和串联等效电感ESL的存在，使得电容的阻抗频率特性产生了巨大变化。

下图是实际电容的阻抗频率特性，我们可以看到在低频段，电容起主导作用，阻抗随着频率增加而降低，然而高频段是电感起主导作用，阻抗随着频率增加而增加，这部分正是我们不希望看到的。

所谓的三端子电容高频特性好，就是它的ESL低。
我们对比下22uf的两端子电容和三端子电容的阻抗差异。可以看到两端子电容在1.05Mhz 处阻抗大约3mΩ，三端子电容谐振频率高一些，在3Mhz处阻抗只有大约2mΩ；最主要的高频部分，两端子电容在1Ghz处甚至超过了1Ω，而三端子电容只有110mΩ。
三端子电容完胜！

为什么三端子电容的高频特性好呢？同样的问题：为什么三端子电容的ESL小？
那是因为三端子电容结构特殊，缩短了电流路径，使得ESL具有并联的特性，进而减小了ESL，使得高频特性好。

三端子电容的高频特性好，封装也好，但价格却很高。本部分内容来自：www.dianyuan.com/eestar/article-1559.html。
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电容量:40p～4uF 额定电压:63～630V 主要特点:小体积,大容量,耐热耐湿,稳定性差 应用:对稳定性和损耗要求不高的低频电路

常见涤纶电容器耐压的标注是采用一个数字和一个字母组合而成。数字表示10的幂指数，字母表示数值，单位是V（伏）。 

字母=数值，如下所示： A=1.0 B=1.25 C=1.6 D=2.0 E=2.5 F=3.15 G=4.0 H=5.0 J=6.3 K=8.0 Z=9.0 例：2A代表 1.0*10^2=100V ；1J代表 6.3*10^1=63V

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电容量:10p～1uF 额定电压:100V～30KV 主要特点:稳定,低损耗,体积较大 应用:对稳定性和损耗要求较高的电路

------------------------------------------------------- 电容量:1000p～10uF 额定电压:63～2000V 主要特点:性能与聚苯相似但体积小,稳定性略差 应用:代替大部分聚苯或云母电容,用于要求较高的电路

CBB22 用在直流，脉冲，高频较大电流场合，应用于要求高频率，高电流，高稳定性的电器中。
特点：金属化聚丙烯膜，环氧树脂包封，高频损耗小，绝缘性能好，自愈效果好。与CBB21相比质量更好，可以适合高电流的场合。
CBB60、61适用于频率为50HZ(60Hz)交流电源供电的单向电动机的起动和运转。
CBB81(PPS)金属化聚丙烯高压电容器

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电容量:10p～0.1uF 额定电压:100V～7kV 主要特点:高稳定性,高可靠性,温度系数小 应用:高频振荡,脉冲等要求较高的电路

------------------------------------------------------- 电容量:1～6800pF 额定电压:63～500V 主要特点:高频损耗小,稳定性好 应用:高频电路

低频瓷介电容(CT) 电容量:10p～4.7uF 额定电压:50V～100V 主要特点:体积小,价廉,损耗大,稳定性差 应用:要求不高的低频电路 ------------------------------------------------------- 电容量:10p～0.1uF 额定电压:63～400V 主要特点:稳定性较好,损耗小,耐高温(200度) 应用:脉冲、耦合、旁路等电路

------------------------------------------------------- 电容量:0.47～10000uF，电容的单位里uF也有写作mFB或mFD(其中mF指microFarad微法拉) 额定电压:6.3～450V 主要特点:体积小,容量大,损耗大,漏电大 应用:电源滤波,低频耦合,去耦,旁路等

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电容量:0.1～1000uF 额定电压:6.3～125V 主要特点:损耗、漏电小于铝电解电容 应用:要求高的电路中代替铝电解电容

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------------------------------------------------------- 可变电容量:1～29pF 主要特点:损耗较大,体积小 应用:收录机,电子仪器等电路作电路补偿

------------------------------------------------------- 可变电容量:0.3--22pF 主要特点:损耗较小,体积较小 应用:精密调谐的高频振荡回路

------------------------------------------------------- 独石电容的特点:电容量大、体积小、可靠性高、电容量稳定,耐高温耐湿性好等 应用范围:广泛应用于电子精密仪器.各种小型电子设备作谐振、耦合、滤波、旁路 容量范围:0.5pF～1uF 耐压:二倍额定电压 里面说独石又叫多层瓷介电容,分两种类型,型性能挺好,但容量小,一般小于0.2uF,另一种叫II型,容量大,但性能一般

就温漂而言：独石为正温系数+130左右，CBB为负温系数-230，用适当比例并联使用,可使温漂降到很小。 就价格而言：钽、铌电容最贵，独石、CBB较便宜，瓷片最低，但有种高频零温漂黑点瓷片稍贵。云母电容Q值较高，也稍贵。

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MLCC(Multi-layer Ceramic Capacitors)是片式多层陶瓷电容器英文缩写。是由印好电极（内电极）的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来，经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片，再在芯片的两端封上金属层（外电极），从而形成一个类似独石的结构体，故也叫独石电容器。

比如西安市西无二电子信息集团有限公司(西安九元高压电容器厂)的CT1-100V-100nF

电容量：1V 1kHz 25 100nF±3%

损耗角正切：1V 1kHz 25 tgδ<0.4%

温度特性：-20～+85≤±0.5％

耐电压：50Hz 400VAC@1min(空气中进行)

绝缘电阻：≥106MΩ

ESR小，工作温度相应变大。MLCC有失效的情况（裂纹），可能会导致故障短路，所以两个电容串联（最好是放在不同的极性端），可以有效减少失效损坏其它重要元件的情况。

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一般在240～260之间连续使用，具有显著的热稳定性。

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日本红宝石电容(Rubycon)主要产品系列： 
YK系列（85度普通标准品）、YXA系列（105度高温标准品）：应用于家用电器、电脑板卡、仪表、消费类电子产品等，在可靠性高的场合，宜采用YXA系列。 YXF系列（105度长寿命、低阻抗品）。
YXG(105度长寿命、高纹波品)：用于开关电源作为输出滤波用，在滤波要求高的场合建议采用YXG系列，长寿命数字电能表建议采用YXF系列。 
ZLH系列（105度低阻抗品）、ZL（105度高纹波低阻抗品）：是YXF、YXG的改进型。在耐纹波的能力上有很大的提高，特别适用军事、航天、航空等领域的开关电源中。 
BXA系列（105度 8000－ 10000小时长寿命品）、CFX系列（105度 5000小时长寿命品）：节能灯及电子镇流器专用品。 
USC系列（85度针脚基板自立型）、MXC系列（105度针脚基板自立型）：彩电、显示器、空调等电子产品中工频电源部分滤波用。
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形式：直插 特性：105标准品，常用品 温度：-55~105/-25~105额定电压：6.3~250V/350~450V 静电容量:0.1~22000μf 漏电流:0.01CV或3μA 寿命：1000~3000H ------------------------------------------------------- 形式：直插 特性：105高频低阻,长寿命品. 温度：-40~105 额定电压：6.3~250V 静电容量:0.47~15000μf 漏电流:0.01CV或3μA 寿命：4000~10000HYXA是标准品,YXF是高频低阻,YXF应用在高频电路中。
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105小型化高频系列：适用于开关电源、电表市场。
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贴片电容之所以有上面这些参数的区分，是因为介质材料不同，导致它的主要极化类型不一样，所以其对电场变化的响应速度和极化率亦不一样。介质材料按容量的温度稳定性可以分为两类，即Ⅰ类陶瓷电容器和Ⅱ类陶瓷电容器。NP0、C0G属于Ⅰ类陶瓷，而其他的X7R、X5R、Y5V、Z5U等都属于Ⅱ类陶瓷。
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1）NP0：Negative-Positive-Zero的缩写。
2）Ⅰ类陶瓷电容器：都采用字母＋数字+字母的命名方式。由下表可见， C0G是Ⅰ类陶瓷电容器中最好的一种，温度系数为0×（-1）ppm/℃±30ppm/℃，即C0G的温度系数接近0。

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Ⅱ类陶瓷电容器是把铁电陶瓷作介质的电容器，因此也称铁电陶瓷电容器。这类电容器的比电容大，电容量随温度呈非线性变化，损耗较大。其中，第二类又分为稳定级和可用级，X7R、X5R是稳定级，Y5V、Z5U是可用级。

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标签： 色环电阻一般耐压独石电容分正负没去

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