电容知识介绍

#P&L1#P&L1电容知识培训刘德强#P&L2#P&L2电容器定义和特点定义：是由两块金属电极之间夹一层绝缘电介质构成。当在两金属电极间加上电压时，电极上就会存储电荷，所以电容器是储能元件。C=Q/U(C为电容量，单位为F；Q为一个极板上的电荷量，单位为C；U为两块极板之间的电位差，单位为V).特点：1.它具有充放电特性和阻止直流电流通过，允许交流电流通过的能力。2.在充电和放电过程中，两极板上的电荷有积累过程，也即电压有建立过程，因此，电容器上的电压不能突变。3.电容器的容抗与频率、容量之间成反比。容抗计算公式：ZC=1/ωC(ω=2πf,f为频率)。电容器在电路中的符号无极性电容器极性电容器可调电容器电容器单位：法拉（F）、毫法（mF）、微法（µF）、纳法（nF）、皮法（pF）。容值换算关系：1F＝106μF，1μF=103nF=106pF#P&L3#P&L3电容器分类1.陶瓷电容2.铝电解电容3.金属化薄膜（Film)电容4.钽电容电容器贴片式按照制造材料分类：高压插件式贴片式插件式#P&L4#P&L4电容器主要特性参数1.标称电容量：电容器上面所标示的容量。2.允许误差：允许误差是指电容器的标称容值与实际容值之差。在电容器的生产过程中，由于技术原因实际电阻值与标称电阻值之间难免存在偏差，因而规定了一个允许误差参数，也称为精度。%100电容器标称值器的标称值电容器的实际值－电容电容器的允许误差＝允许误差等级±0.5%±1%±2%±5%Ⅰ级±10%Ⅱ级±20%Ⅲ级常用电容器的允许误差&等级：#P&L5#P&L5电容器主要特性参数3.额定工作电压：在常温下可连续加在电容器的最高直流电压的有效值，如果工作电压超过电容器的耐压，电容器将被击穿，造成损坏。在实际中，随着温度的升高，耐压值将变低。1.646.310161532*4063100125*250300*400450*5006301000常用固定电容的直流电压系列（有*的数值，只限电解电容用）4.温度系数：电容器电容量随温度变化的大小用温度系数（在一定温度范围内，温度每变化1℃，电容量的相对变化值）来表示。5.绝缘电阻：直流电压加在电容上，会产生漏电电流，电容器漏电的大小用绝缘电阻来衡量。电容器漏电越小越好，也就是绝缘电阻越大越好。一般小电容器的绝缘电阻很大，可达几百兆欧或几千兆欧。电解电容器的绝缘电阻一般较小。#P&L6#P&L66.损耗因数(即品质因数的倒数），因为电容器的泄漏电阻、等效串联电阻和等效串联电感，这三项指标几乎总是很难分开，所以许多电容器制造厂家将它们合并成一项指标，称作损耗因数。损耗因数定义为电容器每周期的有功功率和无功功率之比，又称为损耗角正切。tanδ=P/QTanδ:电容器的损耗角正切（%）；P:电容器的有功功率（W）；Q:电容器的无功功率（var).7.介电常数K，电容的不同主要是填充介质的不同，介电常数的大小关系电容的体积和介质吸收不同，介电常数大，在较小的体积上就可以集成很大的容量，但介质吸收就很严重。电容器主要特性参数#P&L7#P&L7电容器在电路中的作用作用说明备注滤波用在直流电源的正负极之间，以滤除直流电源中不需要的交流成分，得到平滑的直流电，一般采用大容量的电解电容器，也可以在电路中同时并接小容量的陶瓷片式电容以滤除高频交流电.F-1退耦并接于电路正负极之间，防止电路通过电源形成的正反馈通路而引起的寄生振荡.防止前后电路电流大小变化时，在供电电路中所形成的电流冲动对电路的正常工作产生影响.F-2旁路在交直流信号电路中，将电容并接在电阻两端或电路的某点跨接到公共电位上，为交流信号或脉冲信号设置一条通路，避免交流成分流过电阻产生压降衰减.F-3耦合在交流信号处理电路中，用于连接信号源和信号处理电路或者作两放大器的级间连接，有以隔断直流，让交流信号或脉冲信号通过，使前后级放大电路的直流工作点互不影响.F-4F-2F-1F-3F-4#P&L8#P&L8作用说明备注补偿运算放大器对一定频率的信号都有相应的相移作用，这样的信号反馈到输入端将使放大电路工作不稳定甚至发生振荡，为此必须加相应的电容予以一定的相位补偿.F-5中和并接在三极管放大器的基极与集电极之间，构成负反馈网络，以抑制三极管极间电容造成的寄生振荡.F-6定时在RC时间常数电路中与电阻R并联，共同决定充放电时间长短的电容.F-7软启动一般接在开关电源的开关管基极上，防止电源开启时，过大的浪涌电流或过高的峰值电压加到开关管基极上，导致开关管损坏.F-8F-5F-6F-7F-8电容器在电路中的作用#P&L9#P&L9第一章:陶瓷电容介绍#P&L10#P&L10陶瓷片式电容架构内部架构及材料陶瓷介质层内部电极陶瓷结构体端电极#P&L11#P&L11封装方式英制公制长(L)宽(W)高(t)(mil)(mm)(mm)(mm)(mm)英制尺寸公制尺寸长度及公差宽度及公差厚度及公差040210051.00±0.050.50±0.050.50±0.05060316081.60±0.100.80±0.100.80±0.10080520122.00±0.201.25±0.200.70±0.201.00±0.201.25±0.20120632163.00±0.301.60±0.200.70±0.201.00±0.201.25±0.20121032253.00±0.302.54±0.301.25±0.301.50±0.30180845204.50±0.402.00±0.20≤2.00181245324.50±0.403.20±0.30≤2.50222557635.70±0.506.30±0.50≤2.50303576907.60±0.509.00±0.05≤3.00封装方式&尺寸介绍陶瓷贴片电容封装尺寸#P&L12#P&L12陶瓷贴片电容分类依陶瓷介质层使用材料分类分类材质名称正常工作温度范围温度范围对应的容量变化特性使用电路Ⅰ类介电陶瓷NPO-55℃―+125℃-30ppm―+30ppm介质损耗小、绝缘电阻高、温度特性好.适用于振荡器、谐振回路、高频电路中的耦合电容，以及其他要求损耗小和电容量稳定的电路，或用于温度补偿.Ⅱ类介电陶瓷X5R-55℃―+85℃-15%―+15%电容量随温度呈非线性变化，损耗较大.电子设备中用于旁路、耦合或用于其它对损耗和电容量稳定性要求不高的电路.X7R-55℃―+125℃-15%―+15%Y5V-30℃―+85℃-82%―+22%Z5U+10℃―+85℃-56%―+22%容量随温度的变化特性曲线#P&L13#P&L13高压陶瓷插件电容参数识别参数识别202-------代表容值---2nF(20*102pF)M---------代表误差值---20%12KV------代表耐压值常见电容代码&误差值对照表(容值≥10PF)代码FGJKMNZ误差值±1%±2%±5%±10%±20%±30%+80%―-20%常见电容代码&误差值对照表(容值10PF)代码BCDFG误差值±0.1P±0.25P±0.5P±1P±2P#P&L14#P&L14第二章:铝电解电容介绍#P&L15#P&L15铝电解电容架构橡胶塞引出线热缩套管阴极箔阳极箔铝壳胶带电解纸内部架构及材料#P&L16#P&L16铝电解电容电压说明铝电解电容的额定电压等级（VR)6.310162535506380100160200250315350400450500550铝电解电容的浪涌电压规定（Vs)按IEC60384-1999标准，电解电容允许浪涌电压规定如下：VR＜315VVS=1.15VRVR≧315VVS=1.1VR#P&L17#P&L17铝电解电容失效模式铝电解电容的失效模式&失效原因失效模式失效原因失效部位防爆阀开裂纹波电流过大、环境温度过高、快速的充放电电容防爆阀处过压、反向电压开路来料品质不良铝箔与引线铆接部位卤素（CL-)污染阳极导电条单板加工时受到外应力损铝箔与引线铆接部位过压、反压铝箔与引线铆接部位短路单板加工时受到外应力损铝箔与引线铆接部位电容器内部存在短路缺陷点电容器芯包过压、反向电压电容器芯包#P&L18#P&L18失效模式失效原因失效部位漏电流增大反向电压负极箔、正极箔环境温度过高、纹波电流过大正极箔电容器存在缺陷电容器芯包漏液密封不良、密封材料质量差封口处、引线端根部容量下降过高的内部温度电容器芯包铝箔质量差正、负极箔铝电解电容的失效模式&失效原因铝电解电容失效模式#P&L19#P&L19第三章:金属化薄膜（Film)电容介绍#P&L20#P&L20金属化薄膜电容架构内部架构及材料薄膜电容内部构成方式：以金属箔片（或者是在塑料上进行金属化处理而得的箔片）作为电极板，以塑料作为电介质,通过绕卷或层叠工艺而得。绝缘塑料薄膜金属薄膜层电极（金属箔）电极（金属层）绝缘塑料薄膜#P&L21#P&L21薄膜电容器的基本结构卷绕结构卷绕式径向卷绕式轴向叠片式封装方式浸渍型盒式轴向无包封贴片式基本结构&封装方式金属化薄膜电容封装方式#P&L22#P&L22类别典型特性应用电路聚酯薄膜电容—工作温度范围宽（-55℃—105℃）—介电常数大（≈3.2）—自愈特性好—容量范围宽（0.010μF—10.0μF）—绝缘电阻高—稳定性好—隔直和耦合—旁路—退耦—滤波—定时—低脉冲电路—振荡电路聚丙烯薄膜电容—高频损耗极低—介质吸收系数低—绝缘电阻极高—频率特性好—自愈特性好—稳定性很好—高频脉冲应用—电磁干扰抑制（安规电容-X电容&Y电容）—大电流场合—交流场合—高稳定的定时场合—开关电源系统—照明电路—高Q滤波金属化薄膜电容特性#P&L23#P&L23金属化薄膜电容特性曲线典型薄膜电容器的特性曲线电容量随温度变化曲线损耗角正切随温度变化曲线损耗角正切随频率变化曲线绝缘电阻随温度变化曲线电容量随频率变化曲线#P&L24#P&L24第二章:钽电容介绍#P&L25#P&L25钽电容架构内部架构及材料注：钽电容全称是钽电解电容，使用金属钽做介质.#P&L26#P&L26片式钽电容封装尺寸CodeEIACodeL±0.20(mm)W+0.20/-0.10(mm)H+0.20/-0.10(mm)W1±0.20(mm)A+0.30/-0.20(mm)SMin.(mm)A3216-183.201.601.601.200.801.80B3528-213.502.801.902.200.801.40C6032-286.003.202.602.201.302.90D7343-317.304.302.902.401.304.40E7343-437.304.304.102.401.304.40V7361-387.306.103.45±0.303.101.404.40EIA:美国电子工业联合会.片式钽电容的封装尺寸#P&L27#P&L27钽电容参数识别极性&容值&耐压值识别片式钽电容极性：有一横线的那端是正极，另一边是负极.引线钽电容极性：长腿是正极，短腿是负极,也可以极性标识区分.正极正极正极有正极标识容值：107=10*107pF=100uF耐压值：6V容值：107=10*107pF=100uF耐压值：16V容值：226=22*106pF=22uF耐压值：35V#P&L28#P&L28钽电容优缺点优点缺点应用电路寿命长容量小滤波、能量贮存、转换，旁路、耦合、退耦以及作时间常数元件.耐高温容量误差小价格高绝缘电阻高高频性能好耐电压、电流能力弱体积小、比容量高优缺点&应用电路#P&L29#P&L29