電容

作為重要的無源元件，應用十分廣泛。本文將介紹電容應用於電源電路
，實現旁路、去耦、濾波和儲能方麵電容的作用

，以及電容應用於信號電路，完成耦合、振蕩/同步及時間常數的作用詳解。

 

作為無源元件之一的電容
，其作用不外乎以下幾種：

 

電容應用於電源電路，實現濾波、旁路、去耦和儲能方麵電容的作用：

 

1 濾波

 

濾波是電容的作用中很重要的一部分，幾乎所有的電源電路中都會用到。從理論上（即假設電容為純電容）說
，電容越大，阻抗越小
，通過的頻率也越高。但實際上超過1uF的電容大多為電解電容，有很大的電感成份，所以頻率高後反而阻抗會增大。

 

有(you)時(shi)會(hui)看(kan)到(dao)有(you)一(yi)個(ge)電(dian)容(rong)量(liang)較(jiao)大(da)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)並(bing)聯(lian)了(le)一(yi)個(ge)小(xiao)電(dian)容(rong)，這(zhe)時(shi)大(da)電(dian)容(rong)通(tong)低(di)頻(pin)，小(xiao)電(dian)容(rong)通(tong)高(gao)頻(pin)。電(dian)容(rong)的(de)作(zuo)用(yong)就(jiu)是(shi)通(tong)高(gao)阻(zu)低(di)，通(tong)高(gao)頻(pin)阻(zu)低(di)頻(pin)。電(dian)容(rong)越(yue)大(da)低(di)頻(pin)越(yue)容(rong)易(yi)通(tong)過(guo)，電(dian)容(rong)越(yue)大(da)高(gao)頻(pin)越(yue)容(rong)易(yi)通(tong)過(guo)。具(ju)體(ti)用(yong)在(zai)濾(lv)波(bo)中(zhong)，大(da)電(dian)容(rong)（1000uF）濾低頻，小電容（20pF）濾高頻。

 

曾有網友將濾波電容比作“水塘”。由you於yu電dian容rong的de兩liang端duan電dian壓ya不bu會hui突tu變bian，由you此ci可ke知zhi，信xin號hao頻pin率lv越yue高gao則ze衰shuai減jian越yue大da，可ke很hen形xing象xiang的de說shuo電dian容rong像xiang個ge水shui塘tang
，不bu會hui因yin幾ji滴di水shui的de加jia入ru或huo蒸zheng發fa而er引yin起qi水shui量liang的de變bian化hua。它ta把ba電dian壓ya的de變bian動dong轉zhuan化hua為wei電dian流liu的de變bian化hua，頻pin率lv越yue高gao
，峰feng值zhi電dian流liu就jiu越yue大da，從cong而er緩huan衝chong了le電dian壓ya。濾lv波bo就jiu是shi充chong電dian放fang電dian的de過guo程cheng。

2 旁路

 

旁pang路lu電dian容rong是shi為wei本ben地di器qi件jian提ti供gong能neng量liang的de儲chu能neng器qi件jian，它ta能neng使shi穩wen壓ya器qi的de輸shu出chu均jun勻yun化hua，降jiang低di負fu載zai需xu求qiu。就jiu像xiang小xiao型xing可ke充chong電dian電dian池chi一yi樣yang，旁pang路lu電dian容rong能neng夠gou被bei充chong電dian，並bing向xiang器qi件jian進jin行xing放fang電dian。為wei盡jin量liang減jian少shao阻zu抗kang，旁pang路lu電dian容rong要yao盡jin量liang靠kao近jin負fu載zai器qi件jian的de供gong電dian電dian源yuan管guan腳jiao和he地di管guan腳jiao。這zhe能neng夠gou很hen好hao地di防fang止zhi輸shu入ru值zhi過guo大da而er導dao致zhi的de地di電dian位wei抬tai高gao和he噪zao聲sheng。地di彈dan是shi地di連lian接jie處chu在zai通tong過guo大da電dian流liu毛mao刺ci時shi的de電dian壓ya降jiang。

 

3 去耦

 

去耦，又稱解耦。從電路來說

，總是可以區分為驅動的源和被驅動的負載。如果負載電容比較大
，驅動電路要把電容充電、放(fang)電(dian)，才(cai)能(neng)完(wan)成(cheng)信(xin)號(hao)的(de)跳(tiao)變(bian)，在(zai)上(shang)升(sheng)沿(yan)比(bi)較(jiao)陡(dou)峭(qiao)的(de)時(shi)候(hou)，電(dian)流(liu)比(bi)較(jiao)大(da)，這(zhe)樣(yang)驅(qu)動(dong)的(de)電(dian)流(liu)就(jiu)會(hui)吸(xi)收(shou)很(hen)大(da)的(de)電(dian)源(yuan)電(dian)流(liu)，由(you)於(yu)電(dian)路(lu)中(zhong)的(de)電(dian)感(gan)，電(dian)阻(zu)（特別是芯片管腳上的電感，會產生反彈），這種電流相對於正常情況來說實際上就是一種噪聲，會影響前級的正常工作。這就是耦合。

 

去(qu)耦(ou)電(dian)容(rong)就(jiu)是(shi)起(qi)到(dao)一(yi)個(ge)電(dian)池(chi)的(de)作(zuo)用(yong)
，滿(man)足(zu)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)電(dian)流(liu)的(de)變(bian)化(hua)，避(bi)免(mian)相(xiang)互(hu)間(jian)的(de)耦(ou)合(he)幹(gan)擾(rao)。將(jiang)旁(pang)路(lu)電(dian)容(rong)和(he)去(qu)耦(ou)電(dian)容(rong)結(jie)合(he)起(qi)來(lai)將(jiang)更(geng)容(rong)易(yi)理(li)解(jie)。

 

pangludianrongshijiyeshiquouhede
，zhishipangludianrongyibanshizhigaopinpanglu，yejiushigeigaopindekaiguanzaoshengtigaoyitiaodizukangxiefangtujing。gaopinpangludianrongyibanbijiaoxiao，genjuxiezhenpinlvyibanshi0.1u，0.01u等，而去耦合電容一般比較大，是10uF或huo者zhe更geng大da，依yi據ju電dian路lu中zhong分fen布bu參can數shu，以yi及ji驅qu動dong電dian流liu的de變bian化hua大da小xiao來lai確que定ding。旁pang路lu是shi把ba輸shu入ru信xin號hao中zhong的de幹gan擾rao作zuo為wei濾lv除chu對dui象xiang，而er去qu耦ou是shi把ba輸shu出chu信xin號hao的de幹gan擾rao作zuo為wei濾lv除chu對dui象xiang
，防fang止zhi幹gan擾rao信xin號hao返fan回hui電dian源yuan。這zhe應ying該gai是shi他ta們men的de本ben質zhi區qu別bie。

 

4 儲能

 

儲能型電容器通過整流器收集電荷，並將存儲的能量通過變換器引線傳送至電源的輸出端。電壓額定值為40～450VDC、電容值在220～150 000uF之間的鋁電解電容器是較為常用的。根據不同的電源要求，器件有時會采用串聯、並聯或其組合的形式， 對於功率級超過10KW的電源
，通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。

 

 

電容應用於信號電路，主要完成耦合、振蕩/同步及時間常數的作用：

 

1 耦合

 

舉ju個ge例li子zi來lai講jiang，晶jing體ti管guan放fang大da器qi發fa射she極ji有you一yi個ge自zi給gei偏pian壓ya電dian阻zu
，它ta同tong時shi又you使shi信xin號hao產chan生sheng壓ya降jiang反fan饋kui到dao輸shu入ru端duan形xing成cheng了le輸shu入ru輸shu出chu信xin號hao耦ou合he，這zhe個ge電dian阻zu就jiu是shi產chan生sheng了le耦ou合he的de元yuan件jian
，如ru果guo在zai這zhe個ge電dian阻zu兩liang端duan並bing聯lian一yi個ge電dian容rong，由you於yu適shi當dang容rong量liang的de電dian容rong器qi對dui交jiao流liu信xin號hao較jiao小xiao的de阻zu抗kang
，這zhe樣yang就jiu減jian小xiao了le電dian阻zu產chan生sheng的de耦ou合he效xiao應ying
，故gu稱cheng此ci電dian容rong為wei去qu耦ou電dian容rong。

 

2 振蕩/同步

 

包括RC、LC振蕩器及晶體的負載電容都屬於這一範疇。

 

3 時間常數

 

當輸入信號電壓加在輸入端時，電容（C）上的電壓逐漸上升。而其充電電流則隨著電壓的上升而減小。電流通過電阻（R）、電容（C）的特性通過下麵的公式描述：i = （V/R）e -（t/CR）

 

 

我們知道了電容的作用以後下麵來談談電容在使用中的注意事項：

 

1 什麼是好電容

 

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ti供gong的de電dian流liu補bu償chang的de能neng力li越yue強qiang。且qie不bu說shuo電dian容rong容rong量liang的de增zeng大da帶dai來lai的de體ti積ji變bian大da

，增zeng加jia成cheng本ben的de同tong時shi還hai影ying響xiang空kong氣qi流liu動dong和he散san熱re。關guan鍵jian在zai於yu電dian容rong上shang存cun在zai寄ji生sheng電dian感gan，電dian容rong放fang電dian回hui路lu會hui在zai某mou個ge頻pin點dian上shang發fa生sheng諧xie振zhen。在zai諧xie振zhen點dian，電dian容rong的de阻zu抗kang小xiao。

因yin此ci放fang電dian回hui路lu的de阻zu抗kang最zui小xiao，補bu充chong能neng量liang的de效xiao果guo也ye最zui好hao。但dan當dang頻pin率lv超chao過guo諧xie振zhen點dian時shi，放fang電dian回hui路lu的de阻zu抗kang開kai始shi增zeng加jia，電dian容rong提ti供gong電dian流liu能neng力li便bian開kai始shi下xia降jiang。電dian容rong的de容rong值zhi越yue大da，諧xie振zhen頻pin率lv越yue低di，電dian容rong能neng有you效xiao補bu償chang電dian流liu的de頻pin率lv範fan圍wei也ye越yue小xiao。從cong保bao證zheng電dian容rong提ti供gong高gao頻pin電dian流liu的de能neng力li的de角jiao度du來lai說shuo
，電dian容rong越yue大da越yue好hao的de觀guan點dian是shi錯cuo誤wu的de
，一yi般ban的de電dian路lu設she計ji中zhong都dou有you一yi個ge參can考kao值zhi的de。

 

同樣容量的電容，並聯越多的小電容越好：耐壓值、耐溫值
、容值、ESR（等效電阻）等是電容的幾個重要參數，對於ESR自然是越低越好。ESR與電容的容量
、頻率
、電壓、溫度等都有關係。當電壓固定時候
，容量越大，ESR越低。在板卡設計中采用多個小電容並連多是出與PCB空間的限製
，這樣有的人就認為
，越多的並聯小電阻，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的阻抗，采用多個小電容並聯，效果並不一定突出。

 

ESR越低，效果越好：對於輸入電容來說，輸入電容的容量要大一點。相對容量的要求，對ESR的要求可以適當的降低。因為輸入電容主要是耐壓，其次是吸收MOSFET的開關脈衝。對於輸出電容來說，耐壓的要求和容量可以適當的降低一點。

ESR的要求則高一點，因為這裏要保證的是足夠的電流通過量。但這裏要注意的是ESR並不是越低越好

，低ESRdianronghuiyinqikaiguandianluzhendang。erxiaozhendianlufuzatongshihuidaozhichengbendezengjia。bankashejizhong
，zheliyibanyouyigecankaozhi，cizuoweiyuanjianxuanyongcanshu，bimianxiaozhendianluerdaozhichengbendezengjia。

 

好電容代表著高品質：“唯電容論”曾zeng經jing盛sheng極ji一yi時shi，一yi些xie廠chang商shang和he媒mei體ti也ye刻ke意yi的de把ba這zhe個ge事shi情qing做zuo成cheng一yi個ge賣mai點dian。在zai板ban卡ka設she計ji中zhong，電dian路lu設she計ji水shui平ping是shi關guan鍵jian。和he有you的de廠chang商shang可ke以yi用yong兩liang相xiang供gong電dian做zuo出chu比bi一yi些xie廠chang商shang采cai用yong四si相xiang供gong電dian更geng穩wen定ding的de產chan品pin一yi樣yang
，一yi味wei的de采cai用yong高gao價jia電dian容rong，不bu一yi定ding能neng做zuo出chu好hao產chan品pin。衡heng量liang一yi個ge產chan品pin

，一yi定ding要yao全quan方fang位wei多duo角jiao度du的de去qu考kao慮lv，切qie不bu可ke把ba電dian容rong的de作zuo用yong有you意yi無wu意yi的de誇kua大da。

 

2 電容爆漿種類

 

爆漿的種類：分兩類，輸入電容爆漿和輸出電容爆漿。

 

輸shu入ru電dian容rong爆bao漿jiang和he電dian源yuan輸shu入ru電dian流liu的de品pin質zhi有you關guan。過guo多duo的de毛mao刺ci電dian壓ya，峰feng值zhi電dian壓ya過guo高gao，電dian流liu不bu穩wen定ding等deng都dou使shi電dian容rong過guo於yu充chong放fang電dian過guo於yu頻pin繁fan，長chang時shi間jian處chu於yu這zhe類lei工gong作zuo環huan境jing下xia的de電dian容rong，內nei部bu溫wen度du升sheng高gao很hen快kuai。超chao過guo泄xie爆bao口kou的de承cheng受shou極ji限xian就jiu會hui發fa生sheng爆bao漿jiang。

 

對(dui)於(yu)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)來(lai)說(shuo)
，對(dui)經(jing)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)調(tiao)整(zheng)後(hou)的(de)電(dian)流(liu)進(jin)行(xing)濾(lv)波(bo)，電(dian)流(liu)經(jing)過(guo)一(yi)次(ci)過(guo)濾(lv)
，比(bi)較(jiao)平(ping)穩(wen)，發(fa)生(sheng)爆(bao)漿(jiang)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)相(xiang)對(dui)來(lai)說(shuo)小(xiao)了(le)不(bu)少(shao)。但(dan)如(ru)果(guo)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)過(guo)高(gao)
，電(dian)容(rong)同(tong)樣(yang)容(rong)易(yi)發(fa)生(sheng)爆(bao)漿(jiang)。爆(bao)，報(bao)也(ye)。采(cai)用(yong)垃(la)圾(ji)東(dong)西(xi)自(zi)然(ran)要(yao)爆(bao)，報(bao)應(ying)啊(a)。欲(yu)知(zhi)過(guo)去(qu)因(yin)者(zhe)，見(jian)其(qi)現(xian)在(zai)果(guo)；欲知未來果者，見其現在因。

 

3 電解電容爆漿的原因

 

電容爆漿的原因有很多，比如電流大於允許的穩波電流、使用電壓超出工作電壓
、逆向電壓
、頻繁的充放電等。

 

但(dan)是(shi)最(zui)直(zhi)接(jie)的(de)原(yuan)因(yin)就(jiu)是(shi)高(gao)溫(wen)。我(wo)們(men)知(zhi)道(dao)電(dian)容(rong)有(you)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)參(can)數(shu)就(jiu)是(shi)耐(nai)溫(wen)值(zhi)，指(zhi)的(de)就(jiu)是(shi)電(dian)容(rong)內(nei)部(bu)電(dian)解(jie)液(ye)的(de)沸(fei)點(dian)。當(dang)電(dian)容(rong)的(de)內(nei)部(bu)溫(wen)度(du)達(da)到(dao)電(dian)解(jie)液(ye)的(de)沸(fei)點(dian)時(shi)，電(dian)解(jie)液(ye)開(kai)始(shi)沸(fei)騰(teng)
，電(dian)容(rong)內(nei)部(bu)的(de)壓(ya)力(li)升(sheng)高(gao)，當(dang)壓(ya)力(li)超(chao)過(guo)泄(xie)爆(bao)口(kou)的(de)承(cheng)受(shou)極(ji)限(xian)就(jiu)發(fa)生(sheng)了(le)爆(bao)漿(jiang)。所(suo)以(yi)說(shuo)溫(wen)度(du)是(shi)導(dao)致(zhi)電(dian)容(rong)爆(bao)漿(jiang)的(de)直(zhi)接(jie)原(yuan)因(yin)。

 

電容設計使用壽命大約為2萬小時
，受環境溫度的影響也很大。電容的使用壽命隨溫度的增加而減小，實驗證明環境溫度每升高10℃

，電(dian)容(rong)的(de)壽(shou)命(ming)就(jiu)會(hui)減(jian)半(ban)。主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)就(jiu)是(shi)溫(wen)度(du)加(jia)速(su)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)而(er)使(shi)介(jie)質(zhi)隨(sui)時(shi)間(jian)退(tui)化(hua)失(shi)效(xiao)，這(zhe)樣(yang)電(dian)容(rong)壽(shou)命(ming)終(zhong)結(jie)。為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)電(dian)容(rong)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)，電(dian)容(rong)在(zai)插(cha)板(ban)前(qian)要(yao)經(jing)過(guo)長(chang)時(shi)間(jian)的(de)高(gao)溫(wen)環(huan)境(jing)的(de)測(ce)試(shi)。即(ji)使(shi)是(shi)在(zai)100℃，高品質的電容也可以工作幾千個小時。

 

同時，我們提到的電容的壽命是指電容在使用過程中

，電容容量不會超過標準範圍變化的10%。電容壽命指的是電容容量的問題，而不是設計壽命到達之後就發生爆漿。隻是無法保證電容的設計的容量標準。

 

suoyi，duanshiqinei
，zhengchangshiyongdebankadianrongjiufashengbaojiangdeqingkuang，zhejiushidianrongpinzhiwenti。lingwai
，buzhengchangdeshiyongqingkuangyeyoukenengfashengdianrongbaojiangdeqingkuang。birurechabadiannaopeijianyehuidaozhibankajubudianludianliu、電壓的劇烈變化，從而引發電容使用故障。