汽车电子之电容介绍

目录

先导

一、工作原理

二、什么是电容充满？

三、通交流，隔直流？（以下都是定性分析，非定量分析）

四、电容的分类

1、空气电容：常用于收音机

2、陶瓷电容：最常使用的电容

3、电解电容

4、云母电容，应用于高频电路

5、薄膜电容，常用作安规电容

五、电容的应用

1、滤波电容

2、耦合电容

3、退耦/去耦电容

4、旁路电容

5、安规电容

六、非电解电容的电容值读法

七、电解电容的电容值读法

八、瓷片电容的喷漆

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先导

单位换算：

1μF=10^-6F（0.000001F）；
1nF=10^-9F（0.000000001F）；
1pF=10^-12F（0.000000000001F）。

一、工作原理

电容主要有充电和放电功能，充电：在金属导体中，只有负电荷移动，当接入电源后，在电场作用下，负极的负电荷增加，正极的正电荷增加，在两极板形成压差，进行充电；放电：已充电完成的电容相当于电源，负电荷会沿着电路回路释放压力，进行放电。

二、什么是电容充满？

当电容电压接近外部电源电压，即认为电容充满了，计算公式Q=C*U，Q为电荷量，C为电容值，U为电压

三、通交流，隔直流？（以下都是定性分析，非定量分析）

1、普通直流电给电容通电后，在很短时间内会将电容电压充满，充满后，不再有电流流过电容，即隔直流；
2、脉动直流，交流电经过整流电路后的即为脉动直流，加在电容两端，电容两端一直在变化，电容处于充放电交替中，因此理解为通过电容，但放在电路中，波形改变即无法通过；
3、普通交流电的电流值和方向都在改变，因此给电容加电，电容两端一直变化，处于充放电交替，也理解为可以通过电容；
4、方波是否能通过电容，主要看方波通电时间，如果通电时间＜电容充电时间，那么理解为可以通过，反之不可通过。

四、电容的分类

1、空气电容：常用于收音机

使用空气作为电介质，常制成可变电容器，通过改变电容金属板的面积来调节电容值，一般电容值：100pF~1nF，介电强度=3MV/m，介电强度不要容易被高压击穿，通常不用于高压，若一定要用于高压，则需要增加金属板距离，增大尺寸等；

2、陶瓷电容：最常使用的电容

①以陶瓷为介电物质的电容器，由2个或多个交替的陶瓷层和用作电极的金属层构成，一般是无极性，有贴片式陶瓷电容，蝶形陶瓷电容，陶瓷功率电容（用于高压），穿心电容（用于高频）；
②陶瓷电容器的应用等级定义：
class1：为谐振电路应用提供高稳定性和低损耗，一般这种陶瓷电容都带有温度补偿，电容值相对准确，在不同电压和温度很稳定，损耗最小，但容积效率低，即同尺寸的电容，电容值小，最高准确度度的电容标示为C0G，NP0；
class2：为平滑、旁路、耦合和去耦应用提供高容积效率，没有温度补偿，比起class1，容积效率更高，但稳定性和准确度要差点，应用广泛；
class3：容积效率更好，但电容准确度和稳定性更差，一般用于去耦电容，在2013年已经被class2类的电容取代。

3、电解电容

①是一种极化电容器，其阳极或正极由金属制成，通过阳极氧化形成绝缘氧化层，该氧化层充当电容器的电介质；
②电解电容分类：
铝、钽、铌这些元素的特性叫阀门金属，氧化物可以构成单向导电效果（有极性）。
Ⅰ、铝电解电容：低电压对电容有积极影响，比如延长寿命，高于标注电压，会爆掉，不能承受反向电压，因此用于直流电；应用于整流桥后的滤波电容、音响的低频信号耦合、相机闪光灯储能电容、汽车安全气囊雷管能量储存装置，铝电解电容外观标识上的黑色标注的线是阴极。
优点：容值大，价格便宜，能量密度比薄膜电容和陶瓷电容高；
缺点：电解液蒸发影响寿命，因为有极性只能用于直流无法用于交流电路
Ⅱ、钽电解电容，用于低压高容量电路
小体积大容值，钽电容与铌电容工艺很相似，钽电解电容外观标识上一般有➕（铌电容没有➕）另外标识上标注的线是阳极（注意与铝电容区分），一般是贴片式、珍珠式的插接电容，钽属于稀有金属，价格非常贵，过压后，容易造成火灾
Ⅲ、铌电解电容，用于低压高容量电路
小体积大容值，一般是贴片式的，是钽电容很好的替代品

4、云母电容，应用于高频电路

云母是一种天然矿物质，由钾、铝、镁、铁、锂等金属的铝硅酸盐，根据含铁量决定云母的透明度，用于电容生产的是白云母和少量的金云母，云母有高的介电强度，因此绝缘性好且隔热性好，具有稳定的化学性质，抗强酸、抗强碱、一定的抗压能力，但是体积大，价格贵，容值较小，老式收音机中使用

5、薄膜电容，常用作安规电容

两个金属极板间采用绝缘薄膜作为电介质，薄膜材料可以是聚丙烯PP、聚酯PET、聚萘二甲酸乙二醇酯PEN、聚四氯乙烯PTFE等；有自我修复功能，耐压，有强大的吸收功率能力，可以承受高的浪涌电流；分为X1、X2、X3。

五、电容的应用

1、滤波电容

当外部交流电经过整流桥后，整流桥会将反向电压变为正向电压，波形由交流变为脉动直流，再经过滤波电容的充放电特性，消除纹波，将纹波变得平缓。

2、耦合电容

①定义：2个或2个以上电路构成1个网络时，若某1电路中电流或电压发生变化，能影响到其他电路也发生类似变化，这种网路叫耦合电路；
②作用：就是把某一电路的能量传送或转换到其他电路中；例如通过导线耦合、电容连接电源和三极管灯，电容就是耦合的作用，通常串联在电路中；
③分类：耦合分为直接耦合、电阻耦合、电容耦合、电感耦合等。

3、退耦/去耦电容

①去耦电容通常是选用较小的电容值（小电容可以通高频阻低频），在电路中并联在离芯片非常近的位置，主要是因为芯片内部有三极管或者MOS管在通断切换时会产生震荡，一般芯片都是工作在高频中，因此需要加去耦电容来吸收震荡，避免这种震荡对其他电路的影响；
②在芯片的供电输入端、芯片的供电输出端会有退耦电容，若并联多个退耦电容，可以达到滤除更多的高频信号范围；
③电容的封装会影响ESL（寄生电感）值，需要注意封装类型和封装尺寸。

4、旁路电容

别人的杂波过来，过滤掉则这个电容叫旁路电容或者给电路提供一个低阻抗通路

5、安规电容

①安规电容是对抑制电源电磁干扰所用固定电容器的统称，对电源的异常干扰进行滤波从而保证设备不会因为异常干扰损坏乃至起火或短路，这类电容符合国家规范、且通过安全规范测试认证，同时器件本体印刷多个安全认证标识。分为X电容Cx或Y电容Cy，一般在外观标注上会写明
②X电容直接跨接在L与N之间，做差模干扰的回路规格，有X1，X2，X3，各个耐压值不同，Cx一般选0.47μF或0.33μF；
③Y电容可以跨接在L与地之间或N与地之间，做共模干扰的回路，规格有Y1，Y2，Y3，Y4，各个耐压值不同，当Y电容坏掉时，必须是开路，不能短路，Cy一般≤0.1μF
④差模：两个信号不同方向变化，例如一个上升，另一个下降或不变产生的差别叫差模信号，通过Cx电容时，由于电容只有一端变化因此高频信号会通过电容而不会向后面电路传递形成滤波；共模：两个信号同方向变化，例如一个上升，另一个也上升。

六、非电解电容的电容值读法

1、3位数：前2位是电容值，第3位是0的个数，单位PF，如105J，则电容值=1000000PF=1μF；
2、2位数或3位数的第3位是0：标识多少就是多少PF，如100，则电容值=10PF；
3、以nF或μF打印：如22n则电容值=22nF，如2n2，则电容值=2.2nF，如01M，则电容值=0.01μF；
4、4R7：电解电容中表示4.7μF，，瓷片电容中表示4.7PF，R的读法跟电阻的读法一致，表示小数点；
5、耐压值：以V或KV直接打印在外观上，还有的标注代码，具体看代码图；标识上有下划线的耐压值在50或100V，没有下划线也没有具体耐压值或代码的，耐压值在500V左右；
6、电容器的公差：大多数是用最后一位打印字母来标识公差值，具体看代码图。

七、电解电容的电容值读法

一般单位为μF，具体要看电容的体积和数值相结合来看

八、瓷片电容的喷漆

瓷片电容带有黑漆，表示温度控制比较好，适用于高频电路

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资料来源：B站赵天祥老师讲解

电子元器件043-了解电容的定义式与决定式，然后做一个大电容-Neo_哔哩哔哩_bilibili