在电路中,无疑电容是不可或缺的,在市场上有陶瓷电容,电解电容,钽电容等电容,最近,我也是遇到了电容选型的问题,所以来总结下电容选型的问题,小白总结,如有错误,请大神指教。
一、电容参数选型
(1)标称电容量和精度
标称电容量:指在电容出厂的时候标记在电容上的容量,我们常用的电容标称称值如下:
但通常电容在使用时,是有误差的,这个误差我们通常称之为精度,而电容的精度有以下六种:
1.D:代表005级,指+-0.5%的精度
2.F:代表01级,指+-1%的精度
3.G:代表02级,指+-2%的精度
4.J:代表I级,指+-5%的精度
5.K:代表II级,指+-10%的精度
6.M:代表III级,指+-20%的精度
(2)耐压值:指加在电容两端的电压的大小
选择上:
电容的耐压值不应该低于我们电路中交流有效值的1.42倍,并且还要保留一个15%的裕量
例如:如果是220V的交流电通过整流后,需要的电容约为360V
(3)ESR(等效串联电阻)和ESL(等效串联电感)
选择上:
尽量选低ESR和低ESL的电容
,越低滤波效果越好
(4)温度范围/温度系数
一般,在工业中,肯定希望产品能够工作到一个较宽的温度范围,所以
温度范围越宽越好
当然,在给定的温度范围内,温度每变化一度,电容的容量就会有相应的变化,其变化的值我们称之为温度系数。一般情况电容的温度系数不加以考虑,但在某些高精度电路中,其发挥着重要的作用,目前没总结这方面的,要是有想法可以搜搜。
(5)损耗:在电场的作用下,电容因为发热它所消耗的能量通常称之为损耗,通常它是有电导的损耗,介质的损耗,还有电容金属外壳它的电阻的损耗所组成的。
选择上:
损耗越小越好
(6)影响电容寿命的因素:过高压,过高温,快速充放电
然后就是我之前一直存在着一个疑问:是否可以用超过高额定电压好多的值的电容去替代低额定电压的值的电容呢,后来通过查阅,发现是可以的,例如,如果之前的电容的耐压值是50V,此电容坏啦,并且没有平替,则可以使用100V 的电压去代替。
二、电容的作用
(1)滤波:几乎所有的电源电路都会用到,电容会把电压的变化转化成电流的变化,频率越高,峰值电流就会越大,从而缓冲电压,本质上就是电容的充电和放电的过程,理论上,其阻抗越大,通过的电流越小,频率越高,实际上,超过1uF的电容基本上是电解电容,有很大一部分电感的功能,频率高的时候,其阻抗反而会增大,
在防止高频干扰的电源滤波电路中,经常会设计一个大电容并联一个小电容
,这样就有高效率的高频通过的性能。
(2)旁路:一般
在信号端引脚和地引脚之间
,其主要功能是产生一个交流分路,从而消去进入易感圈的那些不需要的能量,电容一般作为高频电容元器件来减少对电源模块的瞬态电流需求,通常
旁路电容使用铝电解电容或钽电容
。其电容值取决于电路板的瞬态电流需求,
一般是10VF—100VF的范围内
,如果电路板上,集成了较多的器件,则应选择较大的电容值。旁路电容能提供能量的元器件,其能被充电和放电,为了尽量的减少阻抗,
在布局的时候旁路电容应该尽量的靠近充电电源引脚和地引脚
,这样就能防止输入电流过大,导致地电位变高的现象。(对象是输入信号)
(3)去耦:一般
接在电源线和地线之间
,主要作用是滤波和储能作用,当电源引进电路的时候,电压不是恒定的,而是处在相对稳定的状态。简单来说,当电压高的时候,去耦电容就会充电,当电压低的时候,去耦电容就会放电,从而使电压保持着一个平衡稳定的状态。并且去耦电容可以有效地防止电磁波,此外,在高频电路中,导线产生的电感效应,电流的阻碍作用是非常大的,会导致电流不足,这个时候,去耦电容就会及时的补给,来维持芯片正常的工作。(对象是输出信号)
(4)储能:通过整流器来收集电荷,将存储的能量传送到电源的输出端。
在挑电阻中,总会碰到MLCC这个词,然后又在芯片手册里经常看见陶瓷电容,后来发现MLCC为片式多层陶瓷电容器,这两个其实是一个东西。