【电路补习笔记】2、电容的参数与选型

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视频地址：唐老师讲电赛之唐老师讲电子器件（1）电容参数与选型

分类

       电容按封装可以分为直插电容和贴片电容。还可以分为有极性电容和无极性电容。

无极性电容

有极性电容

       常用的有极性电容有：电解电容，贴片电解电容固态电容和钽电容。

电解电容

       电解电容、贴片电解电容和固态电容比较皮实，两端电压接近耐压也不会坏，使用及其广泛。

       直插电解电容，腿长的为正，腿短的为负，两条腿被剪的一样长的话，壳体上有银边且写了-的那边对应的为负，贴片电解电容黑边对应的为负。

钽电容

       钽电容的厂家主要有：AVX、KEMET、VISHAY、NEC、NICHICON、三星，市场上的钽电容，分为黄钽和黑钽两种。黄钽品牌主要是：AVX、KEMET，黑钽主要品牌是：NEC、NICHICON和三星。市场占有方面：AVX远高于KEMET，NEC高于NICHICON和三星。
       AVX钽电容的外观如下：


       227代表的含义为：22为乘数，7是10的幂，就是$22\times 10^{7}pF=220uF$
       102为$1nF$，103为$10nF$，104为$100nF$，105为$1\mu F$，106为$10\mu F$
。
              $104=10\times 10^{4}pF=0.1uF=100nF$
       下图是KEMET的钽电容，KEMET直接将电容量和耐压写在了电容上。下图是耐压$35V，22\mu F$

       黑钽：白边为正极

       VISHAY的红钽，尖角边为正极。

参数

       电容最重要的参数有5个：精度、温度系数、耐压、温度范围和ESR.

精度

       电容跟电阻不同，电阻的精度可以做到高于0.1%，而电容的话5%即为精度非常高的了。
       一般精度为5%，10%，25%等

温度系数

       电容的电容量会随着温度的上升而下降(低于工作温度后也会明显下降)，同样电容的温度系数的单位为PPM。
       比如一个0.1UF，250ppm的电容，温度每升高1℃，其电容量要降低
              $0.1\mu F\times 250/10^6=25pF$

材质

       MLCC里面常用的有：NP0，C0G，Y5V，Z5U、X7R，X5R等
       C0G（即NP0电容，两者为同一物体），NP0是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器。它的填充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的。NP0电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器，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.NP0电容的漂移或滞后小手±0.05%，NP0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。C0G电容堪称完美，但是有个缺点是：不能做大容量，我见过最大容量的C0G电容为0.47uF，且价格较贵。
       X7R，Y5V，X5R电容的特点可以由下表来查询，X7R中的X表示-55℃，7表示+125℃，R表示±15，即当温度在-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。
       MLCC主要生产厂家：日本村田、京瓷、TDK；韩国三星；台湾达方、禾伸堂、国巨、华新科；大陆有名的则是风华高科，宇阳、三环
       按照温度特性、材质、生产工艺。MLCC可以分成如下几种：NP0、C0G，Y5V，Z5U、X7R，X5R等。NP0，C0G温度特性平稳、容值小、价格高；Y5V，Z5U温度特性大、容值大、价格低；X7R、X5R则介于以上两种之间
       C0G电容器具有高温度补偿特性，适合作旁路电容和耦合电容
       X7R电容器是温度稳定型陶瓷电容器，适合要求不高的工业应用
       Z5U电容器特点是小尺寸和低成本，尤其适合应用于去耦电路
       Y5V电容器温度特性最差，但容量大，可取代低容铝电解电容

耐压

       电容的电容量会随着其两端的电压增大而减小。
       理论上电容的耐压要比所处环境的电压最大值大即可，实际使用时需要留有80%的裕量，比如某处的电压最高为8V，则需要选用耐压为10V以上的产品。
       特别是钽电容，钽电容一定要小心伺候，钽电容的性格极其暴烈，它是一种有极性电容，接反必爆炸，必起火。再就是钽电容的耐压必须留有50%的裕量，比如某处的电压最高为8V，则需要选用耐压为16V以上钽电容，否则产品极不稳定。

温度范围

       电容必须在其规定的温度范围内使用，比如电解电容一般使用于105℃以下，150℃的高温应用可以选用钽电容和NP0电容。

ESR

       其中的ESR非常重要。一般的DC-DC电源的输出端需要ESR极低的电容，一般可以选用MLCC电容、钽电容等。

ESL

       在设计电路的时候，只要用到了芯片，就需要在此芯片的VCC引脚放置一个0.1μF的陶瓷电容进行滤波，但是如果供电中的谐波频率高到一定的时候电容中的ESL电感的作用就不可忽视了，再高的时候ESL电感就起主导作用了。电容就失去滤波的作用了。这时候需要降低电容量。

$100K$~$10MHz：100nF（0.1\mu F）$陶瓷电容
$10M$~$100MHz：10nF（0.01\mu F）$陶瓷电容
$>100MHz：1nF（0.001\mu F）$陶瓷电容。

       也可以大小电容并联组合使用，分工协作、滤掉电源中不同的谐波分量，如下图所示，50Ω电阻与电容组成了RC低通滤波器，$f=1/(2\pi RC)$。
       容量最小的电容越靠近VCC引脚滤波效果越好。

电容并联高频特性

焊盘（PAD）和旁路电容的放置