张飞硬件11~19-电容篇笔记

本文主要是介绍张飞硬件11~19-电容篇笔记，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

电容作用

作为源，对后级电路提供能量，对源进行充电。简单讲就是放电和充电。在电路设计中，源往往与负载相隔很远，增加电容就可以起到稳定作用。电容两端的电压不能激变，增加电容可以稳定电压。

电容可以类比为水坝，来让水保持一个供给量稳定。

提供能量时容量要偏大

滤波时容量要偏小

电容特性

1. 电容的电场相吸，正负极电子增多，电场的形成就越快越强大。

1. 相等电量（q）电容越大，则电压值越低；电容越小，则电压值越高。
2. 相等电压（u）电容越大，则存储电量越多；电容越小，则存储电量越少。

1. 电容具有容抗特性：与充放电的频率有关，频率越高，则容抗越小；与电容的容值有关系，容值越高，则容抗越小。因此我们说电容具有通交隔值的特性。公式为：

1. 15VDC对电容进行充电

1. 理想中的电容只存在中低频中，在高频情况下，电容就不是理想的纯容性了。

电容封装的种类

x电容

在电路中用来滤除差分信号，两根信号之间的干扰源。

y电容

在电路中用来滤除共模干扰信号，信号对大地的干扰。

瓷片电容

贴片就是我们最为常用的，所谓的贴片电容。

钽电解电容

钽电容的优点

1. 体积小，容量大。
2. 使用温度范围较宽，一般钽电解电容能在-50℃~100℃下正常工作。
3. 寿命长，绝缘电阻高，漏电流小，钽电解电容中钽氧化膜介质不仅耐腐蚀，而且长时间工作能保持良好性能。
4. 阻抗频率特性好，频率特性差的电容，当工作频率高时电容量就大幅度下降，损耗也急剧上升。一般电解电容可以工作在50khz以上，钽电容随频率上升，也会出现容量下降现象，但下降幅度较小，有资料表明，工作在10kHz时钽电容容量下降不到20%，而铝电解电容容量下降40%。
5. 可靠性高，钽氧化膜的化学性能稳定，又因钽阳极基体Ta205能耐强酸、强碱，所以它能使用固体或含酸的电阻率很低的液体电解质，这就使得钽电容的损耗要比铝电解电容小，而且温度稳定性良好。

钽电容的缺点

1. 价格高
2. 耐压不高
3. 容量越大，耐压越低

铝电解电容

可以将容量和耐压做得很高，好的电容顶上会有耐压槽，在快爆的时候可以向上泄压，不至于向四面八方爆炸；底下会有槽来让湿气走掉，在高压下就不容易产生电伏。

铝电解电容的优点

1. 价格低。
2. 容量大。
3. 耐压也可以很高，1000V、600V。

小结：高频下容量流失越快，但可以对容量放足够余量。

铝电解电容的缺点

1. 体积大。
2. 有电解液，容易挥发，寿命较短。
3. 阻抗较大，容易发热，加速挥发，容量急速下降。
4. 使用温度范围较窄。

贴片铝电解电容相比插件铝电解电容的缺点

1. 耐压不够高， 常用的就几十伏。
2. 容量不够大，到几百微法。
3. 抗震性不强，需要点红胶工艺，来加固。

小结

1210及以下封装一般都用在低压电路中，1812及以上封装一般多用在高压电路中。

电容耐压值

生活生产中常见电压：220V(AC)整流为310V(DC)，弱电控制信号：3.3V，5V，12V，15V，18V，24V，36V，48V，64V，80V，100V。一般无极性电容耐压偏高，有极性的电容耐压偏低。标称耐压值越高，体积越大，价格越高。尽量别去选小封装，耐压高的，因为价格一般都比较贵。

一般默认1uF以下的瓷片电容耐压都是50VDC，一般大于1uF以上的瓷片电容耐压就会下降。

早期需要通过变压求将220V AC转换成18V AC，现在可以通过Buck电路将310V DC直接转换为12V DC或其他直流电压值。

电容常用值

瓷片（贴片）电容常用值

单片机晶振电路中的电容

单片机晶振电路中的电容一般使用12pF，15pF，最好是使用你NPO或者X7R材质的瓷片电容，在温湿度环境变化面前质量更加稳定。

10nF以下可以选择NPO，1uF以下可以选择X7R。

常见的100nF（104）

100nF（104）通常作为电源退耦，或者并联在大电解电容旁边，去除高次频率波的干扰。

独石（插件）电容常用值

涤纶电容常用值

电解电容常用值

电解电容更多是用来存储能量的。

小结：电解电容、钽电容，大多数用来存储能量，所以容量偏大，一般需要配合小容量的瓷片电容进行退耦，例如常见的100nF（104）。

电容常用厂家

国内

国外

电容标号

贴片瓷片电容

例如国内CT/CC系列的标号为：

1. CT41：代表着产品类型--2类多层片式电容
2. 0805：为封装尺寸
3. CG：温度特性代码
4. 102：电容标称值单位为pf，102为10*100pf=1nf
5. K：容量偏差
6. 500：工作电压--500=50*1--50VDC
7. N：电容器两端头材料
8. T：包装方式

贴片铝电解电容

片式固体钽电解电容

电容容值随温度变化的误差（供参考）

电容的关键参数

标称容值、耐压、温度等级、误差等级、材质、封装。

集成芯片周边的电容

内部工艺

早期晶体管工艺，功耗偏大；现在CMOS工艺，功耗极低，一般在几毫安。

周边电容

芯片旁边需要放置一些电容来索取电流，更加稳定的供电，通常放几uF的电容，一般是瓷片电容，例如1uF、2.2uF、3.3uF、4.7uF。此外，还需要放一些104电容来退耦。

电阻网络的电容

电阻网络通常由电阻、电容、光耦、三极管、二极管等器件构成，电阻网络的功耗也需要去计算。通常放置一个10uF和104的电容。

单片机芯片周边电容及测量单片机功耗

在未知的情况下，电容可以选择偏大一些，通常小于10uF，例如2.2uF、4.7uF。例如三路供电的芯片，未知情况下可以取个4.7uF，其他两边的供电就可以取个小一点的电容。8位机可以取得更小。

单片机等主动芯片的功耗一般较大，8、16、32位单片机，通常是位少的功耗较小、位多的功耗越大。例如32位机全部跑起来的功耗可能是

修正法：测量单片机的功耗，电压÷电阻测量出计算消耗电流。

电容参数的选择和计算

1. 由电容在电路中所在节点的电压确定，根据实际电压确定电容额定电压。
2. 电路节点电压下降一定余量后的电压作为电容实际上限电压。电容的耐压值需要放余量，电容的标称电压要大于电容的额定工作电压。（高压下国产电容应该放的余量大，日本电容可以放的余量小），一般标称电压是额定工作电压的1.5~2倍。
3. 取一个最接近第2步额定工作电压值的电容标称电压。
4. 电容容值确定（电容具有阻抗），q=CU
   1. 选大了，电压纹波小，电流纹波小，电容的温升低，缺点就是价格超贵。
   2. 选小了，电压纹波大，电流纹波大，电容的温升高，电解液挥发，寿命、容值等就会下降。
   3. 选适中，电容温度适中，工作两个小时后，手可以摸得上去。
   4. 电容纹波率=峰峰值÷直流分量。小电流几安培以下一般取1%；高频因为有ESR、ESL，大电流在几十安培以上一般取3%~8%。

1. 根据结构的实际需求选取电压的体型。
2. 根据生产加工工艺要求选择电容的封装，贴片or插件。
3. 根据生产成本选择电容封装。

为什么需要并电容？

理解以下图。

增加电容之后，理想状态下jb点的内阻无穷小，输出电流能力无穷大，但由于ESR、ESL存在，内阻为一个稳定的值。

小结：

1. PCB板级上走线会有阻抗和感抗，会限制最大电流的传输。
2. PCB上增加电容是为了降低板子上电源回路中节点的内阻。
3. 增加电容可以应变负载的急剧变化，电容也能提供后续负载所需要的瞬态电流。
4. 在大电流系统中，采用多个电容并联方式可以有效降低内阻。

总结

1. 铝电解电容高频下容量流失越快，且随着时间、温度等参数的影响、寿命是有限的，表现为容量会下降，但可以对容量放足够余量。电压和容量都需要放余量。
2. 1210及以下封装一般都用在低压电路中，1812及以上封装一般多用在高压电路中。
3. 电解电容、钽电容，大多数用来存储能量，所以容量偏大，一般需要配合小容量的瓷片电容进行退耦，例如常见的100nF（104）。
4. 电容绝缘电阻要大，电容坏的话表现为短路、断路、容量偏差太大（失效）

这篇关于张飞硬件11~19-电容篇笔记的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

---