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電磁兼容(EMC)常用元器件——電容的使用

出處:維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于:2017-03-23 13:59:45

  1、鋁電解電容
  電容容量范圍為0.1μF ~ 22000μF,高脈動(dòng)電流、長(zhǎng)壽命、大容量的不二之選,廣泛應(yīng)用于電源濾波、解耦等場(chǎng)合。


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  2、鉭電容
  電容容量范圍為2.2μF ~ 560μF,低等效串聯(lián)電阻(ESR)、低等效串聯(lián)電感(ESL)。脈動(dòng)吸收、瞬態(tài)響應(yīng)及噪聲抑制都優(yōu)于鋁電解電容,是高穩(wěn)定電源的理想選擇,但較鋁電解價(jià)格更高。


  3、陶瓷電容
  電容容量范圍為0.5pF ~ 100μF,獨(dú)特的材料和薄膜技術(shù)的結(jié)晶,迎合了當(dāng)今“更輕、更薄、更節(jié)能“的設(shè)計(jì)理念。規(guī)格也有很多,這里只大致提以下幾種:
  a、瓷片電容
  是一種用陶瓷材料作介質(zhì),在陶瓷表面涂覆一層金屬薄膜,再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后作為電極而成的電容器。通常用于高穩(wěn)定振蕩回路中,作為回路、旁路電容器及墊整電容器。


  b、MLCC
  多層陶瓷電容器,也有叫獨(dú)石電容。多層結(jié)構(gòu),往往一個(gè)MLCC內(nèi)部多達(dá)幾十層,甚至更多,其中,每一單層都相當(dāng)于一個(gè)電容,幾十層,就相當(dāng)于幾十個(gè)電容器并聯(lián),所以MLCC容量做很大,但電壓不高。一般都是表面貼封裝。


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  4、薄膜電容
  薄膜電容器是以金屬箔當(dāng)電極,將其和聚乙酯,聚丙烯,聚笨乙烯或聚碳酸酯等塑料薄膜,從兩端重疊后,卷繞成圓筒狀的構(gòu)造之電容器。而依塑料薄膜的種類又被分別稱為聚乙酯電容(又稱Mylar電容),聚丙烯電容(又稱PP電容),聚苯乙烯電容(又稱PS電容)和聚碳酸電容。
  主要應(yīng)用于電子、家電、通訊、電力、電氣化鐵路、混合動(dòng)力汽車、風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電等多個(gè)行業(yè),這些行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展,推動(dòng)了薄膜電容器市場(chǎng)的增長(zhǎng)。


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  (電機(jī)起動(dòng)及運(yùn)行電容器)


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  5、云母電容
  云母材料擁有優(yōu)良的電氣性能和機(jī)械性能,使云母電容自身電感和漏電損耗都很小,具有耐壓范圍寬,可靠性高,性能穩(wěn)定,容量高等優(yōu)點(diǎn)。特別適合用在高頻振蕩電路、高運(yùn)算放大、濾波電路等場(chǎng)合。不過價(jià)格比其他無(wú)極性電容貴好多倍。


  6、紙介電容
  紙介電容用特制的電容紙作為介質(zhì),鋁箔或錫箔作為電極并卷繞成圓柱形,然后接出引線。其特點(diǎn)為由于介質(zhì)厚度小(一般為6~20μm),且電容紙具有較高的抗拉強(qiáng)度,故可卷繞成容量大,體積小的電容,容量可以達(dá)到1~20uF。電容量范圍寬,工作電壓高,成本低廉,但是這種電容化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性都比較差。容易老化;介質(zhì)損耗大;工作溫度一般在100°C以下。吸濕性大,需要密封,不適合高頻電路工作。目前,低值紙介電容正被薄膜電容所取代。


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  7、超級(jí)電容
  電容容量范圍為0.022F ~ 70F,極高的容值,因此又稱做“金電容”或者“法拉電容”。主要特點(diǎn)是:超高容值、良好的充/放電特性,適合于電能存儲(chǔ)和電源備份。缺點(diǎn)是耐壓較低,工作溫度范圍較窄。


  8、可調(diào)電容
  可調(diào)電容顧名思義就是可以調(diào)節(jié)電容容量大小的電容器。
  主要用于與電感線圈等振蕩元件來(lái)調(diào)整諧振頻率,可調(diào)電容在實(shí)際應(yīng)用中具有與固定電容相同的功能,但是他的靈活性在于可以調(diào)整容量大小,通過改變這一數(shù)據(jù),來(lái)實(shí)現(xiàn)與電感等元件實(shí)現(xiàn)電路的共振。通常體現(xiàn)可調(diào)電容的一個(gè)重要指標(biāo)就是共振頻率的高低,共振頻率越高,其精密度就越好。


  一些經(jīng)驗(yàn):在電路中不能確定線路的極性時(shí),建議使用無(wú)極電解電容。通過電解電容的紋波電流不能超過其充許范圍。如超過了規(guī)定值,需選用耐大紋波電流的電容。電容的工作電壓不能超過其額定電壓。在進(jìn)行電容的焊接的時(shí)候,電烙鐵應(yīng)與電容的塑料外殼保持一定的距離,以防止過熱造成塑料套管破裂。并且焊接時(shí)間不應(yīng)超過10秒,焊接溫度不應(yīng)超過260攝氏度。
  幾個(gè)誤區(qū)分析:
  1、電容容量越大越好。
  很多人在電容的替換中往往愛用大容量的電容。我們知道雖然電容越大,為IC提供的電流補(bǔ)償?shù)哪芰υ綇?qiáng)。且不說(shuō)電容容量的增大帶來(lái)的體積變大,增加成本的同時(shí)還影響空氣流動(dòng)和散熱。關(guān)鍵在于電容上存在寄生電感,電容放電回路會(huì)在某個(gè)頻點(diǎn)上發(fā)生諧振。在諧振點(diǎn),電容的阻抗小。因此放電回路的阻抗,補(bǔ)充能量的效果也。但當(dāng)頻率超過諧振點(diǎn)時(shí),放電回路的阻抗開始增加,電容提供電流能力便開始下降。電容的容值越大,諧振頻率越低,電容能有效補(bǔ)償電流的頻率范圍也越小。從保證電容提供高頻電流的能力的角度來(lái)說(shuō),電容越大越好的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的,一般的電路設(shè)計(jì)中都有一個(gè)參考值的。
  同樣容量的電容,并聯(lián)越多的小電容越好,耐壓值、耐溫值、容值、ESR(等效電阻)等是電容的幾個(gè)重要參數(shù),對(duì)于ESR自然是越低越好。ESR與電容的容量、頻率、電壓、溫度等都有關(guān)系。當(dāng)電壓固定時(shí)候,容量越大,ESR越低。在板卡設(shè)計(jì)中采用多個(gè)小電容并連多是出與PCB空間的限制,這樣有的人就認(rèn)為,越多的并聯(lián)小電阻,ESR越低,效果越好。理論上是如此,但是要考慮到電容接腳焊點(diǎn)的阻抗,采用多個(gè)小電容并聯(lián),效果并不一定突出。
  2、ESR(等效電阻)越低,效果越好。
  結(jié)合上面提高的供電電路來(lái)說(shuō),對(duì)于輸入電容來(lái)說(shuō),輸入電容的容量要大一點(diǎn)。相對(duì)容量的要求,對(duì)ESR的要求可以適當(dāng)?shù)慕档?。因?yàn)檩斎腚娙葜饕悄蛪?,其次是吸收MOSFET的開關(guān)脈沖。對(duì)于輸出電容來(lái)說(shuō),耐壓的要求和容量可以適當(dāng)?shù)慕档鸵稽c(diǎn)。ESR的要求則高一點(diǎn),因?yàn)檫@里要保證的是足夠的電流通過量。但這里要注意的是ESR并不是越低越好,低ESR電容會(huì)引起開關(guān)電路振蕩。而消振電路復(fù)雜同時(shí)會(huì)導(dǎo)致成本的增加。板卡設(shè)計(jì)中,這里一般有一個(gè)參考值,此作為元件選用參數(shù),避免消振電路而導(dǎo)致成本的增加。

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