电容的参数与选型

big_gun · 发表于 2022-11-21 10:30

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本帖最后由 big_gun 于 2022-11-21 10:44 编辑

分类
电容按封装可以分为直插电容和贴片电容。还可以分为有极性电容和无极性电容。
无极性电容

有极性电容

常用的有极性电容有：电解电容，贴片电解电容固态电容和钽电容。
电解电容

电解电容、贴片电解电容和固态电容比较皮实，两端电压接近耐压也不会坏，使用及其广泛。

   直插电解电容，腿长的为正，腿短的为负，两条腿被剪的一样长的话，壳体上有银边且写了-的那边对应的为负，贴片电解电容黑边对应的为负。
钽电容

   钽电容的厂家主要有：AVX、KEMET、VISHAY、NEC、NICHICON、三星，市场上的钽电容，分为黄钽和黑钽两种。黄钽品牌主要是：AVX、KEMET，黑钽主要品牌是：NEC、NICHICON和三星。市场占有方面：AVX远高于KEMET，NEC高于NICHICON和三星。
   AVX钽电容的外观如下：

   227代表的含义为：22为乘数，7是10的幂，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。