(2)电路设计-电容(Capacitor)

本文主要是介绍(2)电路设计-电容(Capacitor)，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！

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生产厂商

通用碳膜贴片电阻器	国巨YAGEO、厚声电阻royalohm、威世VISHAY
MLCC电容	MURATA（村田）、TDK、TAIYO YUDEN（太阳诱电）、PANASONIC、SANSUNG
钽电容:	AVX
导电聚合物固态电解电容：	MURATA（村田）、AVX
铝电解电容	国巨YAGEO
贴片电感	MURATA（村田）、TDK、国巨YAGEO、线艺Coilcraft
磁珠	MURATA（村田）、国巨YAGEO、威世VISHAY、 TAIYO YUDEN（太阳诱电）、TDK、

1、MURATA（村田）

总部：日本

主营：电容器，电感器 (线圈)，静噪元件/EMI静噪滤波器/静电保护器件，电阻器，热敏电阻，传感器，时钟元件，声音元件，电源，微型机电产品，RFID设备，Matching Devices，滤波器，Saw Based Components，接插器，隔离器，RF Modules等等。

官网：http://www.murata.com/

2、TDK

总部：日本

主营：电容器，电感，变压器，射频器件，光学器件，电磁干扰抑制器件，电源模块，传感器，磁芯等。

官网：http://www.tdk.co.jp/

3、TAIYO YUDEN（太阳诱电）

总部：日本

主营：日本太阳诱电（Taiyo Yuden)是全球三大的陶瓷电容器，电感器厂商之一

官网：http://www.t-yuden.com/

3、AVX

总部：香港

主营：专业从事无源电子元器件和互连接产品的设计、开发、生产和销售、是该行业的佼佼者。

官网：http://www.avx.com/

4、Nichicon (尼吉康株式会社)

总部：日本

主营：铝电解电容器，薄膜电容器，正温度系数热敏电阻“Posi-R"，V2H系统，家用蓄电系统，EV用快速充电器，分散型电源，电源组件，机能模块，医疗用加速器电源，学术研究用加速器电源，停电/电力瞬间低下对策补偿装置。

官网：http://www.nichicon.co.jp/

5、国巨股份有限公司（YAGEO）

总部：台湾

主营：电阻、电容及电感

官网：http://www.yageo.com

6、KEMET（基美）

总部：美国

主营：全球最知名的电容器生产商。其钽电容销量位居全球第一，在无源电子技术领域占有全球领导地位。

官网：http://www.kemet.com/

7、WALSIN（华新科技）

总部：台湾

主营：积层陶瓷晶片电容及晶片排容、晶片电阻及晶片排阻、圆板电容、氧化锌变阻器、电感及晶片保险丝

官网：http://www.passivecomponent.com

8、VISHAY（威世）

总部：美国

主营：半导体，被动元件等等

官网：http://www.vishay.com/

9、PANASONIC(Matsushita)（松下）

总部：日本

主营：消费类产品、专业类产品、元器件产品

官网：http://panasonic.cn/

10、ATCeramics

总部：美国

主营：电阻、电容及电感

官网：http://www.atceramics.com/

11、EPCOS(爱普科斯)

总部：德国

主营：爱普科斯与TDK元件事业部合并，由位于日本的TDK-EPC公司（简称TDK-EPC）管理。从2009年10月底开始，TDK-EPC公司和关联的TDK公司持有爱普科斯公司的全部股份。

官网：http://en.tdk.eu

12、ROHM（罗姆）

总部：日本

主营：IC、无源

器件、模块、光学器件、分立式半导体、功率器件、LED照明成品等

官网：http://www.rohm.com.cn/

13、Rubycon

总部：日本

主营：电解电容

官网：http://www.rubycon.com/

14、WIMA(威马--音响专用电容）

总部：德国

主营：薄膜电容

官网：http://www.wima.com.cn/

15、CDE

总部：美国

主营：变频器专用电容

官网：http://www.cde.com/

16、royalohm（厚声电阻）

总部：台湾

主营：厚声电阻是一家集研发、生产、销售于一体的专业的电阻生产工厂,具有30多年的电阻生产经验。最早于1978年在台湾新竹成立,后续分别于1988年和2003年在泰国北柳府和中国深圳成立工厂（Uniohm）,生产和销售各类固定电阻器。

官网：http://www.royalohm.com/

16、SAMSUNG ELECTRO-MECHANICS（三星电机）

总部：三星

主营：1973年，三星电机(SEMCO)从一个电子元件生产厂家开始，成为全球著名电子产品核心部件供应商，主要生产手机、电脑等数码产品核心部件。产品有LCR，PCB和模块

官网：http://www.samsungsem.com/cn/index.jsp

17、Coilcraft（线艺）

总部：美国

主营：线艺成立于1945年，是世界上最早和最大的磁性元件制造商之一。在一些调查中，工程师均表示，线艺是他们最喜爱的品牌，并且会将它推荐给朋友。您会发现我们的客户服务和产品质量在业内是无可匹敌的。官网：http://www.coilcraft.com/china_index.cfm

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电容的分类

电容命名

根据国家标准GB2470-81 的规定，电容器产品型号一般由下列四部分组成:

电容器介质材料代号用字母表示，见表4-1 。电容器的分类表示方法见表4-2。

型号示例: CBB11型非密封聚丙烯电容器

具体解释

名称	简介	应用
瓷片电容	用高介电常数的电容陶瓷(钛酸钡一氧化钛)挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质，并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。一般容值小于1uF，比如独石电容、涤纶电容、小容量的云母电容等，通常在高频电路中使用；
片式多层陶瓷电容(Multilayer Ceramic Capacitors)MLCC	是由平行的陶瓷材料和电极材料层叠而成；由于等效串联电阻（ESR）小，额定纹波电流大；阻抗低，尺寸小，无极性；有2个特性，1）在常温附近的容量最大，但是随着温度上升或下降，其容量都会下降。2）静态容量随其直流偏置工作电压的增大而减少，最大甚至会下降70%。
C0G(NP0)	C0G是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器。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。NPO电容的漂移或滞后小于±0.05%,相对大于±2%的薄膜电容来说是可以忽略不计的。其典型的容量相对使用寿命的变化小于±0.1%。封装 DC=50V DC=100V 0805 0.5---1000pF 0.5---820pF 1206 0.5---1200pF 0.5---1800pF 1210 560---5600pF 560---2700pF 2225 1000pF---0.033μF 1000pF---0.018μF	NPO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。一般C0G电容的谐振点能达上百MHz（谐振点意味着，超过了这个频率，电容已经不是电容特性了，而是电感特性了。）
X7R	X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。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。它的主要特点是在相同的体积下电容量可以做的比较大。下表给出了X7R电容器可选取的容量范围。封装 DC=50V DC=100V 0805 330pF---0.056μF 330pF---0.012μF 1206 1000pF---0.15μF 1000pF---0.047μF 1210 1000pF---0.22μF 1000pF---0.1μF 2225 0.01μF---1μF 0.01μF---0.56μF	X7R电容器主要应用于要求不高的工业应用,而且当电压变化时其容量变化是可以接受的条件下。一般X7R电容的谐振点能达几十MHz
Z5U	Z5U电容器称为”通用”陶瓷单片电容器。这里首先需要考虑的是使用温度范围,对于Z5U电容器主要的是它的小尺寸和低成本。对于上述三种陶瓷单片电容起来说在相同的体积下Z5U电容器有最大的电容量。尽管它的容量不稳定,由于它具有小体积、等效串联电感（ESL）和等效串联电阻（ESR）低、良好的频率响应,使其具有广泛的应用范围。封装 DC=25V DC=50V 0805 0.01μF---0.12μF 0.01μF---0.1μF 1206 0.01μF---0.33μF 0.01μF---0.27μF 1210 0.01μF---0.68μF 0.01μF---0.47μF 2225 0.01μF---1μF 0.01μF---1μF 工作温度范围 +10℃ --- +85℃ 温度特性 +22% ---- -56% 介质损耗最大 4%	退耦电路
Y5V	Y5V电容器是一种有一定温度限制的通用电容器,在-30℃到85℃范围内其容量变化可达+22%到-82%。Y5V的高介电常数允许在较小的物理尺寸下制造出高达4.7μF电容器。封装 DC=25V DC=50V 0805 0.01μF---0.39μF 0.01μF---0.1μF 1206 0.01μF---1μF 0.01μF---0.33μF 1210 0.1μF---1.5μF 0.01μF---0.47μF 2225 0.68μF---2.2μF 0.68μF---1.5μF 工作温度范围 -30℃ --- +85℃ 温度特性 +22% ---- -82% 介质损耗最大 5%	Y5V电容的谐振点仅仅是数MHz甚至不到1MHz
电解电容	1）电解电容器通常是由金属箔（铝/钽）作为正电极，金属箔的绝缘氧化层（氧化铝/钽五氧化物）作为电介质，电解电容器以其正电极的不同分为铝电解电容器和钽电解电容器。 2）铝电解电容器的负电极由浸过电解质液（液态电解质）的薄纸/薄膜或电解质聚合物构成；钽电解电容器的负电极通常采用二氧化锰。由于均以电解质作为负电极（注意和电介质区分），电解电容器因而得名。
铝电解电容	不管是SMT贴片工艺的，还是直插式的，或者有塑料表皮的，只要它们的阳极材质是铝，那么他们就都叫做铝电解电容。电容的封装方式和电容的品质本身并无直接联系。	普通铝电解电容不适于在高频和低温下应用，不宜使用在25 kHz以上频率,通常作低频旁路、耦合和电源滤波用
钽电解电容	用金属钽（Ｔa）作为阳极材料而制成的，本身没有电感，但同时也限制了它的容量。寿命长、耐高温、准确度高、滤高频改波性能极好；等效串联电阻小(ESR),高频性能好；由于钽电容内部没有电解液，很适合在高温下工作，一般50℃~100℃的温度下比铝电容性能好；大部分都用贴片式安装，其外壳一般由树脂封装（采用同样封装的也可能是铝电解电容）	价格比铝电容贵，耐电压及电流能力相对较弱。它被应用于小容量的低频滤波电路中。

电解电容阴极材料性能对比

在以上表格当中，红线代表铝聚合物导体电容，绿色虚线表示普通铝电解液电容，蓝色虚线表示钽二氧化锰电容，黄色虚线表示超大容量（1000μF）、超大体积（后面的“Φ”符号代表了各自的体积）的铝电解液电容。表格的X轴线表示频率，Y轴线表示阻抗，Y轴的阻抗数值越低，ESR值就越低，性能就越好。

这个表格体现的是在频率逐步提升的情况下，不同种类电容的性能变化。可以看出，当频率达到10KHz以上的时候铝聚合物导体电容的ESR值继续保持在较低的水平，当达到100KHz的时候，其ESR值低于其它所有类型的电容，包括钽电容和容量为1000μF的铝电解液电容（注意：两者的体积比例为300：5000），而该电容的容量仅为47μF。到了1MHZ，铝聚合物导体电容优势更明显。

5.其他电容分类

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电容的主要参数

标称静电容量值 Capacitance：

1）由3位字母数字表示。单位为皮法（pF）。第1位和第2位数字为有效数字，第3位数字表示有效数字后的0的个数。有小数点时以大写字母 " R" 表示。此时，所有数字均为有效数字。

2）电容器系列与其代表的对应精度

E6	Ⅲ 级 ±20%（M）的电阻、电容和电感数值
E12	Ⅱ 级 ±10%（K）的电阻、电容和电感数值
E24	Ⅰ级 ±5%（J）的电阻、电容和电感数值
E48	±2%（G）的电阻数值
E96	±1%（F）的电阻数值
E192	±0.5%（D）的电阻和电容器数值

E6中“E”代表指数间隔的意思(Exponential Spacin的首字母），以6√10(10开6次方) 、 12√10 、24√10、

48√10、96√10 、192√10为公比的几何级数，分别称为E6系列、E12系列、E24系列、E48系列、E96系列、E192系列。即：

--E6系列的公比为 6√10≈1.47

数列：1.470=1；1.471≈1.5；1.472≈2.2；1.473≈3.2；1.474≈4.7；1.475≈6.8

--E12系列的公比12√10≈1.21

--E24系列的公比为24√10≈1.10

--E48系列的公比为48√10≈1.049

--E96系列的公比为96√10≈1.024

--E192系列的公比为192√10≈1.012

E6的公比系数为（10）^(-6)=1.4687=1.47系列的电阻规定几个基本系数，这些系数再乘以10^n

(其中n为整数-1~7)，即为某一具体电容器容值。如 1.5×10^2=150pF。

允许误差 Tolerance：

1）±5%、±10%、±20%为普通电容(X7R、X5R)，±0.1pF、±0.25pF、±0.5pF（10pF及以下）、±0.5%（10pF及以上）、 ±1%、±2%为精密电容(C0G)；

2）精度标识符号表

允许偏差	标志符号	允许偏差	标志符号	允许偏差	标志符号
	E	±0.1pF	B	±10%	K
	Z	±0.25pF	C	±20%	M
	Y	±0.5pF（10pF及以下) ±0.5%（10pF及以上）	D	±30%	N
	H	±1%	F	-20%~+80%	Z
	U	±2%	G
±0.05pF	W	±5%	J

额定电压：Rated Voltage

1）定义：在规定的工作温度范围内，电容器在电路中连续工作而不被击穿的加在电容器上的最大有效值，习惯上叫电容器的耐压。

2）额定电压通常是指直流工作电压，若电容器工作于脉动电压下，则交、直流分量的总和须小于额定电压。在交流分量较大的电路中（例如滤波电路），电容器的耐压应留有充分余量。额定电压应高于工作电压 30—50%。

3）钽电容的耐压：使用低阻抗电路时，请将使用电压设定在额定电压的1／3以下，使用其它电路时，使用电压设立在额定电压2／3以下。

有极性电容的耐压值相对要比无极性电容的耐压要低，一般的标称耐压值有：4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、220V、400V等。普通无极性电容的标称耐压值如下图所示：

电介质的温度特性：Dielectric

不同的电容介质随着温度变化不同,容值也随着温度变化;按温度稳定性分以下几类：

超稳定级（工类）的介质材料为COG或NPO，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 ，适用于振荡器、谐振器的槽路电容，以及高频电路中的耦合电容；

稳定级（II类）的介质材料为X7R，当温度在-55℃到125℃时其容量变化为15%，应用于要求不高的工业应用，在相同的体积下电容量可以做的比较大；

能用级（Ⅲ）的介质材料Y5V，有一定温度限制，在-30℃到85℃范围内其容量变化可达22%到-82%；

X5R:X7R和X5R表示不同的温度特性，温度变化率相同，都是15%只是X7R上限工作温度是125度，X5R上限是85度，从材料上来说，比较接近，X5R可以做更大的容量，一般大容量的MLCC都是X5R，不能用X7R做。

Murata电容的温度特性及代号如下：

封装：

用英寸来表示，如0805，表示长度0.08英寸（=0.08×24.50mm=1.96mm），宽度为0.05英寸（即1.225mm），

主要封装有0805、0603、0402 ，0402较常用；

大的封装相对容量和耐压值较大

频率特性-电容自谐振频率

电容器的电常数随电场频率而变化的性质。在高频条件下工作的电容器，由于介电常数在高频时比低频小，电容量也相应减少。损耗也随频率的升高而增加。

电容的容值和自谐振频率是材料与构造所决定的，因电容的等效电路是C,L,R,组成，故就有了自谐振频率值。自谐振频率与电容的容值成反比。在谐振频率之前, 电容还保持着电容的特性, 而大于谐振频率时,由于引线长度和导线电感的影响, 电容的作用将变成电感的作用.

1）因为自谐振频率区的容抗最大，所以作为滤波的电容应避开自谐振频率段。

2）因容值与自谐振频率成反比,而容抗与容值成正比，故要滤除杂波和谐波时应取小容值。

绝缘电阻

表明漏电流大小的。一般小容量的电容，绝缘电阻很大，在几百兆欧姆或者几千兆欧姆。电解电容的绝缘电阻一般较小。相对而言，绝缘电阻越大越好，漏电流也越小。

漏电流leakage current

电容并不是绝对绝缘，漏电电流I＝K×CV (K是常数) ,电容容量愈高，漏电流就愈大, 降低工作电压可降低漏电流。

介质损耗

在电场的作用下，电容器在单位时间内发热而消耗的能量。这些损耗主要来自介质损耗和金属损耗。通常用损耗角正切值来表示。损耗功率和和无功功率之比即损耗角的正切值，损耗角太大的电容不适合在高频工作。

电容选型

主要作用

基本作用	存储和释放电荷、隔直流通交流
滤波	电源正负极各接一个电容接地，由于电容的充电作用，电源两端的电压不能突变，保证电压的平稳；
耦合	在交流多级放大路中耦合级间交流，隔绝级间直流混合，使得级间静态工作点相互独立，允许交流信号通过并传输到下一级电路；
去耦	去除两级间信号通过电源相互干扰的影响，将无用的交流信号短路接地，取值可按C=1/F计算，即10Mhz取0.1uF；
旁路	将高频或低频成分滤除或旁路掉，为并联元件提供低阻抗通道；
储能	储存电能，用于必要时释放，如闪光灯电路。

电路选型

通用电路	首选X7R，大容量选择X5R 温度-容量特性、直流偏置电压-容量特性、高频特性、价格适中
高频电路	C0G高频特性好，常用于振荡器、谐振器的槽路电容,高频电路中的耦合电容。
低频电路	尽量使用X7R，或者选择钽电容，尽量不适用Y5V
退耦电路、滤波电路	容量要求大，尽量用钽电容而避免使用Y5V电容