基本介绍

电容（Capacitance），指在给定电位差下的电荷储存量C，法拉是国际单位（F）。 电容的作用:隔离交通 ，通交流，阻直流；通高频，阻低频。

电容计算公式：

单位换算：

电容的种类

电容的用途

1. 滤波电容：在电源整流电路中使用，用来滤除交流成分，使输出的直流更平滑，容量较大，在微法级。
2. 旁路电容：将输入信号的干扰作为过滤对象，容量小，在皮法级。
3. 去耦电容：以输出信号的干扰为过滤对象，防止干扰信号返回电源，导致电源上产生的高频分量与其他设备耦合。其容量取决于信号的频率和波纹抑制程度。
4. 调谐电容：调谐是调整振荡电路的频率，使其与另一个振荡电路（或电磁波）谐振。
5. 耦合电容器：连接两个电路之间的信号，允许交流信号通过并传输到下一个电路。当交流信号到达电容器一端的引脚时，引脚连接的电路的电压逐渐增加，电容器内部开始积累电荷；当引脚连接的电路电压降低时，电容器将积累的电荷返回电路。整个过程是电容器阻力直流和通过交流的过程。
6. 储能电容：短时间补偿供电不足。

电容选型参数

1. 标称电容： 电容上标注的电容。在交流电压下工作时，电容值取决于阻抗。因此，交流电容值会随着工作频率、电压和测量方法的变化而变化。固定式电容器试验方法用于电子设备(JSC5102)规定铝电解电容量的测量频率为120Hz,最大交流电压为0.5Vms,DC偏压为1.5~2.0V在条件下进行。
2. 允许误差： 电容误差是指实际容量与标称容量之间的偏差。精密电容的允许误差较小，而电解电容的允许误差较大，误差等级不同。根据国家标准，电阻器和电容器的标志代码(GBT根据2691-2016年规定，电容的标称容量允许误差如图所示：
3. 额定电压： 它是指可以在最低环境温度和额定环境温度下连续添加到电容器上的最高直流电压的有效值，直接标记在电容器外壳上。如果工作电压超过电容器的额定电压，电容器将被击穿，造成不可修复的永久损坏。
4. 绝缘电阻： 直流电压加在电容器上，产生泄漏电流。除以泄漏电流获得的电阻值外，电压称为绝缘电阻。电容器的两个电极是导体，介质材料介于两个电极之间。绝缘电阻表示介质材料在直流偏压梯度下抵抗电流的能力。
5. 损耗： 在电场的作用下，单位时间内发热消耗的能量称为损耗。各种电容器规定了其在一定频率范围内的损耗允许值，其损耗主要是由介质损耗、电导损耗和电容器所有金属部件的电阻引起的。在直流电场的作用下，电容损耗以漏电损耗的形式存在，一般较小；在交变电场的作用下，电容损耗不仅与漏电有关，还与定期极化建立过程有关。
6. 频率： 随着频率的增加，一般电容的电容量正在下降。当电容工作低于谐振频率时，表现为容性；当电容工作高于谐振频率时，表现为感性，不是电容，而是电感。因此，必须避免电容工作高于谐振频率。
7. ESR和ESL： 完美的电容本身不会产生任何能量损失，只存在于理论上，实际的电容总是有一些缺陷。实际的电容损失，等效于电路中的电阻和理想的电容串联。此外，由于引线、绕组等物理结构因素，电容器内也有电感元件。ESR和ESL,使模型更接近电容在电路中的实际情况。
8. 相位角： 理想电容:超前当前电压90° 理想电感:滞后当前电压90° 理想电阻：与当前电压相同。 因为电容器有寄生电感(ESL),所以相位角往往不理想，会有一定的偏差。
9. 损耗因数： 又称耗散系数，使用字母DF表示。由于电容器的泄漏电阻，ESR和ESL这三个指标很难分开，所以许多电容器制造商将它们合并成一个指标，称为损失因数，主要用于描述电容器的无效性。损失因数被定义为电容器每周期能量损失与储存能量之比，也被称为损失角切割。
10. 品质因数： 设备或电路的Q值越大，设备或电路的性能就越好。Q以下方法可以表示值，即Q=也可以用以下方法来表示无功功率/有功功率，即Q=特性阻抗/电路电阻。Q损失越小，效率越高；Q谐振器频率稳定性越高，谐振器振荡频率越高。
11. 泄漏电流：电容介质对直流电流有很大的阻碍作用。例如，铝电解电容的铝氧化膜阻碍了直流。由于电解质浸泡在铝氧化膜介质中，在施加电压时，重新形成和修复氧化膜时会产生一个非常小的电流，称为泄漏电流。通常，泄漏电流会随着温度和电压的升高而增加。
12. 纹波电流和纹波电压： 波电流和纹波电压是电容所能承受的纹波电流值和纹波电压值ESR关系密切，可以用关系表示 即使在纹波电流增大的时候ESR当保持不变时，纹波电压也会翻倍；当纹波电压增加时，纹波电流也会增加。叠加到纹波电流后，由于电容器内部ESR导致发热，从而影响电容器的使用寿命。一般情况下，纹波电流与频率成正比，因此低频时纹波电流也较小。 开关电源的输入端和输出端需要仔细计算纹波电流和纹波电压，然后选择满足使用要求的电容器。

各种电容器的参数及应用

1. 铝电解电容

铝电解电容容量大，能承受脉动电流大，容量误差大，漏电流大。普通铝电解电容器不适用于高频低温，不适用于25kHz常用于低频旁路、信号耦合和电源滤波。

• 电容量:0.47μF ~ 10000F;
• 额定电压:6.3V ~ 450V;
• 主要特点：体积小、容量大、损耗大、漏电流大；
• 应用：储能、电源滤波、低频耦合、旁路等。

2. 钽电解电容(CA)和铌电解电容(CN)

温度特性、频率特性和可靠性均优于普通电解电容器，特别是漏电流小、储存性好、寿命长、容量误差小、体积小，单位体积下最大电容电压乘积。 脉动电流耐受性差，损坏时容易短路。

• 电容量:0.1uF~1000uF;
• 额定电压: 63 ~ 125V;
• 主要特点：损耗、漏电流小于铝电解电容；
• 应用：在要求高的电路中更换铝电解电容器。

3. 薄膜电容 薄膜电容具有良好的频率特性，介电损耗小，电容量大，耐热性差，主要用于滤波器、积分、振荡、定时电路等。

(1)聚酯(聚酯)电容(CL)

• 电容量:40pF ~ 4μF;
• 额定电压:63 ~ 630V;
• 主要特点：体积小、容量大、耐热、耐湿、稳定性差；
• 应用：对稳定性和损耗要求低的低频电路。

(2)聚苯乙烯电容(CB)

• 电容量:10pF ~ 1μF;
• 额定电压:100V ~ 30kV;
• 主要特点：稳定性好，损失小，体积大；
• 应用：对稳定性和损耗要求较高的电路。

(3)聚丙烯电容(CBB)

• 电容量:1000pF ~ 10pμF;
• 额定电压:63~2000V;
• 性能与聚苯乙烯电容器相似，但体积小，稳定性稍差；
• 应用：用于要求较高的电路，而不是大多数聚苯乙烯电容器或云母电容器。

4. 瓷介电容 瓷介电容器构，瓷介电容器可分为圆形、管形、穿心式、支柱式、圆柱形和折叠式。其中，穿心式或支柱式瓷介电容器以安装螺钉为电极。/li>

(1)高频瓷介电容(CC)。

• 电容量:1pF ~ 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。

(2)低频瓷介电容(CT)。

• 电容量:10pF ~ 4.7uF。
• 额定电压:50~100V。
• 主要特点:体积小,价格低廉,损耗大,稳定性差。
• 应用:要求不高的低频电路。

5. 独石电容 独石电容是陶瓷电容的一种,特指多层介质结构的陶瓷电容。高介电常数的低频独石电容稳定的性能,体积极小,Q值大,容量误差较大,主要用于噪声旁路滤波器、积分、振荡电路。

• 电容量:0.5pF-100F
• 耐压:2倍额定电压
• 主要特点: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:电子精密仪器及各种小型电子设备中的谐振、耦合、滤波、旁路电路。

6. 纸质电容 纸质电容制造工艺简单,价格低廉能得到较大的电容量纸质电容一般用在低频电路中,通常不能在高于4MHz以上的频率上运用。油浸纸质电容的耐压比普通纸质电容高稳定性也好,适用于高压电路。

7. 微调电容 调电容的电容量可在某一小范围内调整,并可在调整后固定于某个电容值。

(1)薄膜介质微调电容。

• 电容量:lpF~29pF。
• 主要特点:损耗较大,体积小。
• 应用:在收录机、电子仪器等电路中作电路补偿。

(2)陶瓷介质微调电容。

• 电容量:0.3pF~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。

8. 玻璃釉电容 玻璃釉电容©能耐受各种气候环境,一般可在200℃或更高温度下工作,额定工作电压可达500V,损耗因数小。

• 电容量:10pF ~ 0.1pF
• 额定电压:63~400V。
• 主要特点:稳定性较好,损耗小,耐高温
• 应用:脉冲、耦合、旁路等电路。

MLCC

MLCC按使用的介质材料特性可分为I型和Ⅱ型电容;按电极材料可分为贵金属电极( Precious Metal Electrode,PME)和贱金属电极(BaseMetal electrode,BME);按无功功率大小可分为低功率和高功率陶瓷电容;按工作电压可分为低压和高压陶瓷电容。 I类陶瓷电容的特点是容量稳定性好,基本不随温度、电压、时间的变化而变化,但是容量一般较小;温度范围为-55-+125℃,温度系数为0±30ppm℃, 因此I类电容常用于温度补偿、高频电路和滤波器电路等 Ⅱ类陶瓷电容的容量稳定性较差,即X7R的工作温度范围为-55 ~ +125℃,X5R的工作温度范围为-55 ~ +85℃,Y5U、Y5V的工作温度范围为-30~+85℃,但是容量相对较大, 常用于平滑电路、耦合电路和去耦电路等。

电容降额规范