电子器件笔记—电容参数和选型

big_gun

1.电容的参数

* }" |7 M5 @+ d8 b. H5 H: ]  Z% J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。
& _; C+ Y2 N  a8 I: |$ L1.1 精度

2 a4 K! t& s* E4 ?& M% }$ S* O$ q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
1 N0 U) `+ u9 U$ ^1.2 温度系数
: a. e, [& A2 s
电容的电容量会随着温度的上升而下降，同样电容的温度系数的单位为PPM,比如一个0.1μF、250ppm的电容，温度每升高1℃，其电容量要降低
. I5 Z' y1 b3 r- `4 K6 H5 w$ F- [0.1μF×250/10^6=25pF

1.3 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20% 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，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。
1.4 温度范围
& Z( J% h) Q* ?; [2 V
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，留有一定的裕量（比如最多使用在85℃的场合）。150℃的高温应用可以选用钽电容和NP0电容。
1.5 ESR

2 f  z" q8 @7 M& @+ B* `) O等效串联电容。非常重要，越小越好。一般的DCDC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。其模型为：

) ^# ~6 S7 ^$ L- Q# Z
4 L& U& s# |5 T1 Y
9 x* P% G  G8 {6 O; p. a7 w2.电容的分类
2.1 按封装分类贴片电容
# X" j+ c  r, ]" P0 z3 O, y
电容按封装可以分为直插电容和贴片电容。这里重点讲贴片电容。常用贴片电容为MLCC电容【片式多层陶瓷电容器(Multi-layer ceramic capacitors)】
' y' ^( M+ i' d) G% X+ \  @
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（除了NP0(C0G)，其他的都可以查表：第一个字母代表的是最低温度的值，第二个数字代表最高温度，最后一个字母是容值误差。具体查下表）。
. l/ M- P  b* v" W

1 f% }4 H0 Y5 Z( W* w1 L
6 F2 f0 Z; c1 T8 _4 ?- X    NP0(C0G)
    特点：具有高温度补偿特性，温度特性平稳、容值小、价格高。电容范围为0.1 p F pF pF~0.47 μ F \mu F μF。公差良好。
    用途：信号路径、滤波、低失真、音频和高精度应用。振荡器、谐振器的槽路电容，以及旁路电容、高频电路中的耦合电容。
( u: S9 l4 E6 i8 }3 |% H' m    缺点：①不能做大容量。②价格较贵。

    NP0从-55℃到 125°C时容量变化为0±30ppm/℃，电容量随频率的变化小于±0.3△C。NP0电容的漂移或滞后小于±0.05%。良好公差±0.1%-±10%。
( t' S  U7 ~( ^$ [  }
0 L3 O* B; U' I3 J4 ]# F    Y5V
    特点：电容器温度特性最差，但容量大，价格低。
    用途：适合去耦合和其他应用，对精度和低失真没有要求。可取代低容铝电解电容。

    Y5V从-30℃到 85℃时容量变化为0±833ppm/℃，公差±5%~-20%/+80%。

    Z5U
    特点：小尺寸和低成本，尤其适合应用于去耦电路。温度特性大、容值大、价格低。

    X7R、X5R
* H8 o# q- {. j& l0 D3 D7 o$ {    特点：尺寸、成本、容值、温度特性介于以上两种之间。属于温度稳定型陶瓷电容器。电容范围为10 p F p F pF~47 μ F \mu F μF。公差良好。
    用途：适合去耦合和其他应用，对精度和低失真没有要求。

    X7R、X5R从-55℃到 125℃时容量变化为0±833ppm/℃，公差±5%~-20%/+80%。
- F4 a0 l! w( A3 U
9 Z/ p) P& h  B8 V, C& A视频中，老师说在重要场合使用NP0，一般使用X7R。

其他电容介绍
; f7 n" @/ T8 b7 r3 N
    氧化铝电解电容器
# b) H0 r  t6 S1 T3 W    用于需要大电容值的大型去精合和其它应用
    需要注意的是，电解电容器是被极化的电容器，如果极性被接反了，就会损坏电解电容器
# X! c) U4 B8 |2 r2 W. e4 l; p    电容值范图：1uF至68000uF
; G! }  ^7 H& C7 j- G$ g    温度系数：±30ppm/'C
% ?% G8 z7 I' W! U: q    实质温度系数公差：士20%
    温度范围：55°C至125°C(150°C以及更高温度)
    具有比其它类型电容器高的ESR
9 K* i4 ~. [+ v+ o1 t
    钽电解电容器
! n( F/ u4 ]8 L+ d) Z    电容值范围：1 μ F \mu F μF至150 μ F \mu F μF
    与氧化铝电解电容器相类似，不过尺寸更小

    聚丙烤薄膜电容器
    电容值范围：100pF至10uF极低电压系数（低失真）
    成本比其它类型电容器要高
    单位电容值尺寸要大于其它类型电容器
    温度系数：在温度范围内为2%
/ n* e8 H0 O' E' {9 R: H' i    温度范围：-55°C至100°C

+ z) G$ h+ }2 W$ l$ r5 l. m2.2 按有无极性分类

电容按有无极性分类还可以分为有极性电容和无极性电容。这里重点讲有记性电容。常见的有极性电容有：电解电容，贴片电解电容，固态电容和钽电容。

+ T+ t* r' y4 W* j! D4 P' K    电解电容，贴片电解电容，固态电容
: K1 h1 u9 o2 e) s- w- @5 k    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。
; O, S# ?5 A/ Z5 ^
) t+ |/ x* s' I6 m3 {    钽电容
    带黄边的是正极！
' @5 z$ p' p/ v% \, H8 T

( Y" _+ x, m) J' e4 g
. H* m/ L6 n7 F* ]上图227代表的含义为：22为乘数，7是10的幂，就是22*10pF=220uF
4 I8 R" D9 F4 ?  d* ?; N
老师讲了一个诀窍，把104记住当做参照物，把104记住以后往前推或者往后推：103为10nF,102为1nF,105为1uF,106为10uF。
3.电容在滤波中的使用
# K! e4 g1 M* c' b/ F- j
- G4 X( p$ a7 M2 r2 A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。具体参见下表：
  c/ s5 Q9 ~1 M- z: i% _供电谐波频率    陶瓷电容容值
100K-10M    100nF
% |2 {+ n6 O9 C) \  R- F; G10M-100M    0.01uF
100M    1nF
+ E* ?9 Z& F1 S. I# ~
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。

2 C1 M' G& E8 [8 f
% J$ C: Z+ A; M# t2 Q8 C5 D容量最小的电容越靠近VCC引脚滤波效果越好。

* J- P1 N( Z, W. H

架海梁心

电容算是一种常用的器件了，无论电源电路、音频电路、射频电路都统统离不开它

dragongfly

不仅要考虑其自谐振频率，还同样要考虑电容的介质材料工艺。