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”。youyudianrongdeliangduandianyabuhuitubian，youcikezhi，xinhaopinlvyuegaozeshuaijianyueda，kehenxingxiangdeshuodianrongxianggeshuitang，buhuiyinjidishuidejiaruhuozhengfaeryinqishuiliangdebianhua。tabadianyadebiandongzhuanhuaweidianliudebianhua，pinlvyuegao，fengzhidianliujiuyueda，congerhuanchongledianya。lvbojiushichongdianfangdiandeguocheng。

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。

 

quoudianrongjiushiqidaoyigedianchidezuoyong
，manzuqudongdianludianliudebianhua
，bimianxianghujiandeouheganrao。jiangpangludianronghequoudianrongjieheqilaijianggengrongyilijie。

 

pangludianrongshijiyeshiquouhede，zhishipangludianrongyibanshizhigaopinpanglu，yejiushigeigaopindekaiguanzaoshengtigaoyitiaodizukangxiefangtujing。gaopinpangludianrongyibanbijiaoxiao
，genjuxiezhenpinlvyibanshi0.1u，0.01u等
，而去耦合電容一般比較大，是10uFhuozhegengda，yijudianluzhongfenbucanshu，yijiqudongdianliudebianhuadaxiaolaiqueding。panglushibashuruxinhaozhongdeganraozuoweilvchuduixiang，erquoushibashuchuxinhaodeganraozuoweilvchuduixiang，fangzhiganraoxinhaofanhuidianyuan。zheyinggaishitamendebenzhiqubie。

 

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ICtigongdedianliubuchangdenengliyueqiang。qiebushuodianrongrongliangdezengdadailaidetijibianda
，zengjiachengbendetongshihaiyingxiangkongqiliudonghesanre。guanjianzaiyudianrongshangcunzaijishengdiangan，dianrongfangdianhuiluhuizaimougepindianshangfashengxiezhen。zaixiezhendian，dianrongdezukangxiao。

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”zengjingshengjiyishi
，yixiechangshanghemeitiyekeyidebazhegeshiqingzuochengyigemaidian。zaibankashejizhong，dianlushejishuipingshiguanjian。heyoudechangshangkeyiyongliangxianggongdianzuochubiyixiechangshangcaiyongsixianggongdiangengwendingdechanpinyiyang
，yiweidecaiyonggaojiadianrong
，buyidingnengzuochuhaochanpin。hengliangyigechanpin，yidingyaoquanfangweiduojiaodudequkaolv
，qiebukebadianrongdezuoyongyouyiwuyidekuada。

 

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zai100℃，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。

 

所suo以yi
，短duan時shi期qi內nei，正zheng常chang使shi用yong的de板ban卡ka電dian容rong就jiu發fa生sheng爆bao漿jiang的de情qing況kuang
，這zhe就jiu是shi電dian容rong品pin質zhi問wen題ti。另ling外wai，不bu正zheng常chang的de使shi用yong情qing況kuang也ye有you可ke能neng發fa生sheng電dian容rong爆bao漿jiang的de情qing況kuang。比bi如ru熱re插cha拔ba電dian腦nao配pei件jian也ye會hui導dao致zhi板ban卡ka局ju部bu電dian路lu電dian流liu、電壓的劇烈變化，從而引發電容使用故障。