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【电路补习笔记】2、电容的参数与选型

目录

  • 分类
    • 无极性电容
    • 有极性电容
  • 参数
    • 精度
    • 温度系数
    • 材质
    • 耐压
    • 温度范围
    • ESR
    • ESL
  • 电容并联高频特性
  • 焊盘(PAD)放置旁路电容器


老师主页:唐老师讲电赛 视频地址:唐老师讲电子器件(1)电容参数和选型

分类

按包装可分为直插电容和贴片电容。也可分为极性电容和无极性电容。

无极性电容

在这里插入图片描述

有极性电容

常用的极性电容器有:电解电容器、贴片电解电容器固态电容器和钽电容器。

电解电容

电解电容器、贴片电解电容器和固态电容器相对较厚,两端电压接近耐压性不会损坏,应用广泛。 直接插入电解电容器,腿长为正,腿短为负。如果两条腿剪得一样长,壳体上有银边,写那边对应为负,贴片电解电容黑边对应为负。

钽电容

钽电容器制造商主要有:AVX、KEMET、VISHAY、NEC、NICHICON、市场上的钽电容器分为黄钽和黑钽。黄钽品牌主要有:AVX、KEMET,黑钽主要品牌是:NEC、NICHICON和三星。市场占有:AVX远高于KEMET,NEC高于NICHICON和三星。 AVX钽电容器的外观如下: 227代表的意思是:22是乘数,7是10米,也就是 22 × 1 0 7 p F = 220 u F 22×10^7pF= 220uF 22×107pF=220uF 102为 1 n F 1nF 1nF,103为 10 n F 10nF 10nF,104为 100 n F 100nF 100nF,105为 1 μ F 1μF 1μF,106为 10 μ F 10μF 10μF 。                104 = 10 × 1 0 4 p F = 0.1 u F = 100 n F 104 = 10×10^4 pF= 0.1uF=100nF 104=10×104pF=0.1uF=100nF        下图是KEMET的钽电容,KEMET直接将电容量和耐压写在了电容上。下图是耐压 35 V , 22 μ F 35V,22μF 35V,22μF        黑钽:白边为正极        VISHAY的红钽,尖角边为正极。

参数

       电容最重要的参数有5个:精度、温度系数、耐压、温度范围和ESR.

精度

       电容跟电阻不同,电阻的精度可以做到高于0.1%,而电容的话5%即为精度非常高的了。        一般精度为5%,10%,25%等

温度系数

       电容的电容量会随着温度的上升而下降(低于工作温度后也会明显下降),同样电容的温度系数的单位为PPM。        比如一个0.1UF,250ppm的电容,温度每升高1℃,其电容量要降低                0.1 μ F × 250 / 1 0 6 = 25 p F 0.1μF×250/10^6=25pF 0.1μF×250/106=25pF

材质

       MLCC里面常用的有:NP0,C0G,Y5V,Z5U、X7R,X5R等        C0G(即NP0电容,两者为同一物体),NP0是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器。它的填充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的。NP0电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器,在温度从-55℃到+125℃时容量变化为0±30ppm/℃,电容量随频率的变化小于±0.3ΔC.NP0电容的漂移或滞后小手±0.05%,NP0电容器适合用于振荡器谐振器的槽路电容,以及高频电路中的耦合电容。C0G电容堪称完美,但是有个缺点是:不能做大容量,我见过最大容量的C0G电容为0.47uF,且价格较贵。        X7R,Y5V,X5R电容的特点可以由下表来查询,X7R中的X表示-55℃,7表示+125℃,R表示±15,即当温度在-55℃到+125℃时其容量变化为15%,需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的。        MLCC主要生产厂家:日本村田、京瓷、TDK;韩国三星;台湾达方、禾伸堂、国巨、华新科;大陆有名的则是风华高科,宇阳、三环        按照温度特性、材质、生产工艺。MLCC可以分成如下几种:NP0、C0G,Y5V,Z5U、X7R,X5R等。NP0,C0G温度特性平稳、容值小、价格高;Y5V,Z5U温度特性大、容值大、价格低;X7R、X5R则介于以上两种之间        C0G电容器具有高温度补偿特性,适合作旁路电容和耦合电容        X7R电容器是温度稳定型陶瓷电容器,适合要求不高的工业应用        Z5U电容器特点是小尺寸和低成本,尤其适合应用于去耦电路        Y5V电容器温度特性最差,但容量大,可取代低容铝电解电容

耐压

       电容的电容量会随着其两端的电压增大而减小。        理论上电容的耐压要比所处环境的电压最大值大即可,实际使用时需要留有80%的裕量,比如某处的电压最高为8V,则需要选用耐压为10V以上的产品。        特别是钽电容,钽电容一定要小心伺候,钽电容的性格极其暴烈,它是一种有极性电容,接反必爆炸,必起火。再就是钽电容的耐压必须留有50%的裕量,比如某处的电压最高为8V,则需要选用耐压为16V以上钽电容,否则产品极不稳定。

温度范围

       电容必须在其规定的温度范围内使用,比如电解电容一般使用于105℃以下,150℃的高温应用可以选用钽电容和NP0电容。

ESR

       其中的ESR非常重要。一般的DC-DC电源的输出端需要ESR极低的电容,一般可以选用MLCC电容、钽电容等。

ESL

       在设计电路的时候,只要用到了芯片,就需要在此芯片的VCC引脚放置一个0.1μF的陶瓷电容进行滤波,但是如果供电中的谐波频率高到一定的时候电容中的ESL电感的作用就不可忽视了,再高的时候ESL电感就起主导作用了。电容就失去滤波的作用了。这时候需要降低电容量。 100 K 100K 100K~ 10 M H z : 100 n F ( 0.1 μ F ) 10MHz:100nF(0.1μF) 10MHz:100nF(0.1μF)陶瓷电容 10 M 10M 10M~ 100 M H z : 10 n F ( 0.01 μ F ) 100MHz:10nF(0.01μF) 100MHz:10nF(0.01μF)陶瓷电容 > 100 M H z : 1 n F ( 0.001 μ F ) >100MHz:1nF(0.001μF) >100MHz:1nF(0.001μF)陶瓷电容。

       也可以大小电容并联组合使用,分工协作、滤掉电源中不同的谐波分量,如下图所示,50Ω电阻与电容组成了RC低通滤波器, f = 1 / ( 2 π R C ) f=1/(2πRC) f=1/(2πRC)。        容量最小的电容越靠近VCC引脚滤波效果越好。

电容并联高频特性

焊盘(PAD)和旁路电容的放置

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