常用电容器主要参数与特点

面包板社区 2021-06-01 17:33

1、 标称电容量和允许偏差
  标称电容量是标志在电容器上的电容量。

电解电容器的容值,取决于在交流电压下工作时所呈现的阻抗。因此容值,也就是交流电容值,随着工作频率、电压以及测量方法的变化而变化。在标准JISC 5102 规定:铝电解电容的电容量的测量条件是在频率为 120Hz,最大交
  流电压为 0.5Vrms,DC bias 电压为1.5 ~ 2.0V 的条件下进行。可以断言,铝电解电容器的容量随频率的增加而减小。


       电容器中存储的能量
             E = CV^2/2
         电容器的线性充电量
             I  = C (dV/dt)
       电容的总阻抗(欧姆)
             Z = √ [ RS^2 + (XC – XL)^2 ]
          容性电抗(欧姆)
             XC = 1/(2πfC)
  电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差,在允许的偏差范围称精度。
  精度等级与允许误差对应关系:00(01)-±1%、0(02)-±2%、Ⅰ-±5%、Ⅱ-±10%、Ⅲ-±20%、 Ⅳ-(+20%-10%)、Ⅴ-(+50%-20%)、Ⅵ-(+50%-30%)
  一般电容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级,电解电容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级,根据用途选取。

2、额定电压
  在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器的最高直流电压有效值,一般直接标注在电容器外壳上,如果工作电压超过电容器的耐压,电容器击穿,造成不可修复的永久损坏。

3、绝缘电阻
  直流电压加在电容上,并产生漏电电流,两者之比称为绝缘电阻。
  当电容较小时,主要取决于电容的表面状态,容量〉0.1uf 时,主要取决于介质的性能,绝缘电阻越大越好。
  电容的时间常数:为恰当的评价大容量电容的绝缘情况而引入了时间常数,他等于电容的绝缘电阻与容量的乘积。

4、损耗
  电容在电场作用下,在单位时间内因发热所消耗的能量叫做损耗。各类电容都规定了其在某频率范围内的损耗允许值,电容的损耗主要由介质损耗,电导损耗和电容所有金属部分的电阻所引起的。
  在直流电场的作用下,电容器的损耗以漏导损耗的形式存在,一般较小,在交变电场的作用下,电容的损耗不仅与漏导有关,而且与周期性的极化建立过程有关。

5、频率特性
  随着频率的上升,一般电容器的电容量呈现下降的规律。
电容器参数的基本公式

6、 相位角 Ф
  理想电容器:超前当前电压 90度
  理想电感器:滞后当前电压 90度
  理想电阻器:与当前电压的相位相同

7、耗散系数 (%)

       损耗角正切值 Tan δ
  在电容器的等效电路中,串联等效电阻 ESR 同容抗 1/ωC 之比称之为 Tan δ, 这里的 ESR 是在 120Hz 下计算获得的值。显然,Tan δ 随着测量频率的增加而变大,随测量温度的下降而增大。
  D.F. = tan δ (损耗角)=  ESR / Xc  = (2πfC)(ESR)
损耗因数,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,主要用来描述电容器的无效程度。损耗因数定义为电容器每周期损耗能量与储存能量之比。又称为损耗角正切。
图1中,电容的泄露电阻Rp、有效串联电阻Rs和有效串联电感L式寄生元件,可能会降低外部电路的性能。一般将这些元件的效应合并考虑,定义为损耗因数或DF。
  电容的泄漏是指施加电压时流过电介质的微小电流。虽然模型中表现为与电容并联的简单绝缘电阻Rp,但实际上泄露与电压并非线性关系。制造商常常将将泄漏规定为 MΩ-μF 积,用来描述电介质的自放电时间常数,单位为秒。其范围介于 1 秒或更短与数百秒之间,前者如铝和钽电容,后者如陶瓷电容。玻璃电容的自放电时间常数为 1,000 或更大;特氟龙和薄膜电容(聚苯乙烯、聚丙烯)的泄漏性能最佳,时间常数超过 1,000,000 MΩ-μF。对于这种器件,器件外壳的表面污染或相关配线、物理装配会产生泄漏路径,其影响远远超过电介质泄漏。
  有效串联电感 ESL(图 1)产生自电容引脚和电容板的电感,它能将一般的容抗变成感抗,尤其是在较高频率时;其幅值取决于电容内部的具体构造。管式箔卷电容的引脚电感显著大于模制辐射式引脚配置的引脚电感。多层陶瓷和薄膜电容的串联阻抗通常最低,而铝电解电容的串联阻抗通常最高。因此,电解电容一般不适合高频旁路应用。
  电容制造商常常通过阻抗与频率的关系图来说明有效串联电感。不出意料的话,这些图会显示:在低频时,器件主要表现出容性电抗;频率较高时,由于串联电感的存在,阻抗会升高。
  有效串联电阻 ESR(图 1 的电阻 Rs)由引脚和电容板的电阻组成。如上文所述,许多制造商将 ESR、ESL 和泄漏的影响合并为一个参数,称为“损耗因数”或 DF。损耗因数衡量电容的基本无效性。制造商将它定义为每个周期电容所损失的能量与所存储的能量之比。特定频率的等效串联电阻与总容性电抗之比近似于损耗因数,而前者等于品质因数 Q 的倒数。
  损耗因数常常随着温度和频率而改变。采用云母和玻璃电介质的电容,其 DF 值一般在 0.03% 至 1.0% 之间。室温时,陶瓷电容的 DF 范围是 0.1% 至 2.5%。电解电容的 DF 值通常会超出上述范围。薄膜电容通常是最佳的,其 DF 值小于 0.1%。

8、品质因素
  Q = cotan δ = 1/ DF

9、等效串联电阻ESR(欧姆)
  ESR = (DF) Xc = DF/ 2πfC

10、功率消耗
  Power Loss = (2πfCV2) (DF)

11、功率因数
  PF = sin δ (loss angle) – cos Ф (相位角)

12、阻抗 Z
  在特定的频率下,阻碍交流电流通过的电阻即为所谓的阻抗(Z)。它与电容等效电路中的电容值、电感值密切相关,且与 ESR 也有关系。
  Z = √ [ESR^2 + (XL - XC)^2 ]
  式中,XC = 1 / ωC = 1 / 2πfC
  XL = ωL = 2πfL
  电容的容抗(XC)在低频率范围内随着频率的增加逐步减小,频率继续增加达到中频范围时电抗(XL)降至 ESR 的值。当频率达到高频范围时感抗(XL)变为主导,所以阻抗是随着频率的增加而增加。

13、漏电流
  电容器的介质对直流电流具有很大的阻碍作用。然而,由于铝氧化膜介质上浸有电解液,在施加电压时,重新形成的以及修复氧化膜的时候会产生一种很小的称之为漏电流的电流。通常,漏电流会随着温度和电压的升高而增大。

14、纹波电流和纹波电压
  在一些资料中将此二者称做“涟波电流”和“涟波电压”,其实就是 ripple current,ripple voltage。含义即为电容器所能耐受纹波电流/电压值。它们和ESR 之间的关系密切,可以用下面的式子表示:
  Urms = Irms × R
  式中,Vrms 表示纹波电压,Irms 表示纹波电流,R 表示电容的ESR
  由上可见,当纹波电流增大的时候,即使在 ESR 保持不变的情况下,涟波电压也会成倍提高。换言之,当纹波电压增大时,纹波电流也随之增大,这也是要求电容具备更低 ESR 值的原因。叠加入纹波电流后,由于电容内部的等效串连电阻(ESR)引起发热,从而影响到电容器的使用寿命。一般的,纹波电流与频率成正比,因此低频时纹波电流也比较低。

各种电容关键参数:
1、 铝电解电容器
  用浸有糊状电解质的吸水纸夹在两条铝箔中间卷绕而成,薄的化氧化膜作介质的电容器。因为氧化膜有单向导电性质,所以电解电容器具有极性。容量大,能耐受大的脉动电流,容量误差大,泄漏电流大;普通的不适于在高频和低温下应用,不宜使用在25kHz 以上频率低频旁路、信号耦合、电源滤波。
  电容量:0.47--10000u
  额定电压:6.3--450V
  主要特点:体积小,容量大,损耗大,漏电大
  应用:电源滤波,低频耦合,去耦,旁路等
  2、 钽电解电容器(CA)铌电解电容(CN)
  用烧结的钽块作正极,电解质使用固体二氧化锰温度特性、频率特性和可靠性均优于普
  通电解电容器,特别是漏电流极小,贮存性良好,寿命长,容量误差小,而且体积小,单位体积下能得到最大的电容电压乘积对脉动电流的耐受能力差,若损坏易呈短路状态超小型高可靠机件中。
  电容量:0.1--1000u
  额定电压:6.3--125V
  主要特点:损耗、漏电小于铝电解电容
  应用:在要求高的电路中代替铝电解电容
  3、 薄膜电容器
  结构与纸质电容器相似,但用聚脂、聚苯乙烯等低损耗塑材作介质频率特性好,介电损
  耗小不能做成大的容量,耐热能力差滤波器、积分、振荡、定时电路。
  a 聚酯(涤纶)电容(CL)
  电容量:40p--4u
  额定电压:63--630V
  主要特点:小体积,大容量,耐热耐湿,稳定性差
  应用:对稳定性和损耗要求不高的低频电路
  b 聚苯乙烯电容(CB)
  电容量:10p--1u
  额定电压:100V--30KV
  主要特点:稳定,低损耗,体积较大
  应用:对稳定性和损耗要求较高的电路
  c 聚丙烯电容(CBB)
  电容量:1000p--10u
  额定电压:63--2000V
  主要特点:性能与聚苯相似但体积小,稳定性略差
  应用:代替大部分聚苯或云母电容,用于要求较高的电路
  4、 瓷介电容器
  穿心式或支柱式结构瓷介电容器,它的一个电极就是安装螺丝。引线电感极小,频率特
  性好,介电损耗小,有温度补偿作用不能做成大的容量,受振动会引起容量变化特别适于高频旁路。
  a 高频瓷介电容(CC)
  电容量:1--6800p
  额定电压:63--500V
  主要特点:高频损耗小,稳定性好
  应用:高频电路
  b 低频瓷介电容(CT)
  电容量:10p--4.7u
  额定电压:50V--100V
  主要特点:体积小,价廉,损耗大,稳定性差
  应用:要求不高的低频电路
  5、 独石电容器
  (多层陶瓷电容器)在若干片陶瓷薄膜坯上被覆以电极桨材料,叠合后一次绕结成一块不可分割的整体,外面再用树脂包封而成小体积、大容量、高可靠和耐高温的新型电容器,高介电常数的低频独石电容器也具有稳定的性能,体积极小,Q 值高容量误差较大噪声旁路、滤波器、积分、振荡电路。
  容量范围:0.5PF--1UF
  耐压:二倍额定电压。
  电容量大、体积小、可靠性高、电容量稳定,耐高温耐湿性好等。
  应用范围:广泛应用于电子精密仪器。各种小型电子设备作谐振、耦合、滤波、旁路。
  6、 纸质电容器
  一般是用两条铝箔作为电极,中间以厚度为0.008~0.012mm 的电容器纸隔开重叠卷绕而成。制造工艺简单,价格便宜,能得到较大的电容量。
  一般在低频电路内,通常不能在高于3~4MHz 的频率上运用。油浸电容器的耐压比普通纸质。电容器高,稳定性也好,适用于高压电路。
  7、 微调电容器
  电容量可在某一小范围内调整,并可在调整后固定于某个电容值。瓷介微调电容器的Q 值高,体积也小,通常可分为圆管式及圆片式两种。云母和聚苯乙烯介质的通常都采用弹簧式东,结构简单,但稳定性较差。线绕瓷介微调电容器是拆铜丝〈外电极〉来变动电容量的,故容量只能变小,不适合在需反复调试的场合使用。
  a 空气介质可变电容器
  可变电容量:100--1500p
  主要特点:损耗小,效率高;可根据要求制成直线式、直线波长式、直线频率式及对数式等
  应用:电子仪器,广播电视设备等
  b 薄膜介质可变电容器
  可变电容量:15--550p
  主要特点:体积小,重量轻;损耗比空气介质的大
  应用:通讯,广播接收机等
  c 薄膜介质微调电容器
  可变电容量:1--29p
  主要特点:损耗较大,体积小
  应用:收录机,电子仪器等电路作电路补偿
  d 陶瓷介质微调电容器
  可变电容量:0.3--22p
  主要特点:损耗较小,体积较小
  应用:精密调谐的高频振荡回路
  8、 陶瓷电容器
  用高介电常数的电容器陶瓷〈钛酸钡一氧化钛〉挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质,并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。它又分高频瓷介和低频瓷介两种。具有小的正电容温度系数的电容器,用于高稳定振荡回路中,作为回路电容器及垫整电容器。低频瓷介电容器限于在工作频率较低的回路中作旁路或隔直流用,或对稳定性和损耗要求不高的场合〈包括高频在内〉。这种电容器不宜使用在脉冲电路中,因为它们易于被脉冲电压击穿。高频瓷介电容器适用于高频电路。
  9、 玻璃釉电容器(CI)
  由一种浓度适于喷涂的特殊混合物喷涂成薄膜而成,介质再以银层电极经烧结而成“独石”结构性能可与云母电容器媲美,能耐受各种气候环境,一般可在200℃或更高温度下工作,额定工作电压可达500V,损耗tgδ0.0005~0.008
  电容量:10p--0.1u
  额定电压:63--400V
  主要特点:稳定性较好,损耗小,耐高温(200 度)
  应用:脉冲、耦合、旁路等电路



—END—

热门推荐:




调制的理解

飞针测试


硬件工程师必知的 | 功放电路大全


深度剖析:IGBT的结构与工作原理


C语言指针最详尽的讲解


一文看懂差分线



 内容合作 视频、课程合作 | 开发板合作转载开白 

 请联系小助手微信:15889572951(微信同号)


点击阅读原文,下载《OP放大器应用技巧100例》

面包板社区 面包板社区——中国第一电子人社交平台 面包板社区是Aspencore旗下媒体,整合了电子工程专辑、电子技术设计、国际电子商情丰富资源。社区包括论坛、博客、问答,拥有超过250万注册用户,加入面包板社区,从菜鸟变大神,打造您的电子人脉社交圈!
评论 (0)
  • 随着国内市场的逐渐稳固,华为将目光投向了广阔的海外市场,开启了一段充满挑战与机遇的国际化征程。然而,华为在拓展海外市场时,遭遇了重重困难。文化差异带来的挑战不同国家和地区有着不同的文化背景、商业习惯和价值观,这使得华为在与当地客户、合作伙伴沟通和合作时面临诸多障碍。在欧洲,一些客户对产品的认证标准和售后服务有着非常严格的要求,并且注重商务活动中的礼仪和沟通方式。在机上欧洲通信市场竞争激烈,爱立信、诺基亚等本土企业在技术、品牌和市场份额上具有优势。而且欧洲各国的通信标准和监管政策不同,华为需要满足
    韭菜财经 2025-02-18 14:11 169浏览
  • 概述        TC10 为OPEN Alliance 中的一个技术委员会小组,专注于研究基于车载以太网的休眠唤醒机制,旨在为汽车应用场景提供灵活的休眠唤醒解决方案。该小组提出的休眠唤醒规范(《TC10 Sleep/Wake-up Specification》,以下简称TC10规范)作为对IEEE 802.3系列规范的补充,详细定义了以太网PHY的休眠唤醒过程、新增服务原语和接口、时间参数、指令描述等内容。目前,TC10已经发布了适配10Ba
    经纬恒润 2025-02-18 14:30 102浏览
  •         电磁铁作为一种能够利用电流产生磁性的装置,在现代社会的生产和生活中发挥着越来越重要的作用。其应用范围广泛,不仅局限于工业制造领域,还深入到交通运输、医疗健康以及我们的日常生活之中。一、电磁铁在工业制造中的应用       在工业制造领域,电磁铁的应用可谓是举足轻重。它们被广泛应用于各种机械设备和生产线中,起着自动化控制、物料搬运等关键作用。例如,在重型机械中,电磁铁用于吸附和移动大型金属构件
    锦正茂科技 2025-02-18 10:05 83浏览
  • 故障现象 一辆2013款奔驰S300L车,搭载272 946发动机,累计行驶里程约为15万km。车主反映,将挡位置于D挡,稍微释放一点制动踏板,车辆蠕动时车身明显抖动,类似气缸失火时的抖动,又类似手动变速器,离合器片不平,起步半离合时的那种抖动;完全释放制动踏板后,抖动现象消失,且车辆行驶无明显异常。为此更换过火花塞、点火线圈,清洗过燃油管路,故障依旧;接着又大修了自动变速器,并更换了液力变矩器,但故障依然存在,于是将车开至我厂进行检修。 故障诊断 接车后试车,确认故障现象与车主所述一
    虹科Pico汽车示波器 2025-02-19 14:14 60浏览
  • 清晨,闹钟准时响起,窗帘自动拉开,床灯随之亮起,音箱中则自动传出每日的早间新闻,从而唤醒熟睡中的你,而这只是智能家居中的冰山一角。作为人类群体追求更高生活品质的居住空间,智能家居正飞速普及至我们的日常生活之中,极大地提升了生活的便利性与舒适度。然而,随着单品智能向全屋智能的快速发展,不同智能家居设备的工作电压与通信频率等运行参数存在差异,它们共同运行在一个智能家居系统之中,其所产生的电气噪声与电磁干扰会互相影响,并形成潜在的安全隐患。例如,电气噪声可能导致线路过热,增加电气火灾的发生风险;电磁干
    华普微HOPERF 2025-02-18 10:48 70浏览
  • 2025,新一轮汽车行业“战争”开始,但这一次不是过往的“价格战”,而是新一轮的“智驾战”。近期,比亚迪董事长兼总裁王传福在比亚迪智能化战略发布会上表示:“比亚迪将全系搭载“天神之眼”高阶智驾系统,其中首批21款车型将陆续上市,包括秦家族、元家族、宋家族、海豹家族等。”具体来看,20万元以上、15万元至20万元、10万元至15万元级别的车型将全系标配“天神之眼”。10万元以下的车型多数将搭载“天神之眼”,包括海鸥、海豹05DM-i和第二代秦PLUS DM-i。智驾不是什么新鲜技术,但是在比亚迪之
    刘旷 2025-02-18 10:19 80浏览
  • 概述        在上一篇文章中,我们了解了TC10规范的内容,并掌握了基于以太网链路的物理层休眠唤醒机制。为了确保不同厂商的设备在以太网休眠唤醒功能上的互操作性,OPEN Alliance制定了详细的测试规范。测试规范        针对以太网休眠唤醒机制的测试,包含在各个以太网速率下的IOP测试规范中,具体如下:《10BASE-T1S Interoperability Test Suite》《100BASE-T
    经纬恒润 2025-02-19 13:20 59浏览
  • 导读:2025年1月6日,在 ChatGPT 诞生两周年之际,OpenAI 的核心人物 Sam Altman 回顾了一段波澜壮阔且充满挑战的历程。九年前,怀揣着对通用人工智能(AGI)的坚定信念,OpenAI 踏上征程。彼时,质疑声不绝于耳,多数人认为这毫无成功的可能。但他们未曾动摇,毅然投身这一充满未知的领域。直至 2022 年 ChatGPT 的推出,如同在科技领域投入巨石,引发轩然大波,开启了前所未有的发展态势。然而,荣耀背后是难以想象的艰难。围绕新技术构建公司,犹如在黑暗中摸索前行,每一
    用户1739588245528 2025-02-15 11:03 169浏览
  • 故障现象 一辆2010款路虎揽胜车,搭载5.0 L发动机,累计行驶里程约为16万km。车主反映,接通空调开关后,有时出风忽大忽小,有时不出风,有时要等2 min左右才出风;有时两三天出现一次,有时好几天才出现一次,故障没有规律。 故障诊断接车后试车,故障现象并未出现。使用故障检测仪检测,在空调控制单元(HVAC)中存储有故障代码“U1000-00 固态驾驶员保护微活-驾驶员已禁用”。查看该故障代码相关说明,可能的原因为中央接线盒输出电路对搭铁或电源短路,这与空调出风故障没有关联。如图1
    虹科Pico汽车示波器 2025-02-19 13:49 50浏览
  • 《哪吒2》票房破百亿背后的科技密码:解码中国动画产业的技术跃迁与制造底气2024年夏季,国产动画电影《哪吒2》以雷霆之势席卷全球院线,不仅成为中国影史第二部票房突破百亿的现象级作品,更以多项技术突破刷新行业纪录。这些成就背后,不仅是中国动画工业的崛起,更是中国科技创新与高端制造业协同突破的缩影。作为深耕PCB行业多年的捷多邦小编,今天带您从技术视角,解读这场银幕奇迹背后的制造密码。一、从“数字造神”到“算力革命”:动画技术背后的硬核突破《哪吒2》的视觉革命始于AI工业化管道的深度应用。影片中大量
    捷多邦 2025-02-15 17:57 498浏览
  •                           春天来了,我们中国的传统节日--春节到了,随着国家富强,人们民族文化自信心的增强,这个中国年过的还挺热闹,挺红火。一段山村过新年的快乐时光,即兴而发赋了两首新诗。《渔家乐·山村新春》白发垂髫同喜乐,新春佳节意情奢。烟花璀璨腾空起,山村美景醉心涯。晓雾轻笼林野静,晚云淡抹岫峰斜。自然恩赐千般好,福满人间岁月嘉
    广州铁金刚 2025-02-17 15:59 126浏览
  • 嘿,大家好!在高压电子世界里摸爬滚打的朋友们,你们有没有遇到过这样的难题?那就是,如何选择适合高压环境的光颉精密电阻? 这可不是一个简单的问题,毕竟在高压环境下,电阻不仅要顶得住电压的“压力”,还得保证精度和稳定性,这要求可真不低。想想看,如果选错了电阻,就像给跑车装了个自行车轮,那能行吗?肯定不行!轻则电路性能大打折扣,重则电阻直接“罢工”,甚至引发更严重的后果。所以说,在高压应用中,选择一款靠谱的光颉精密电阻,那可是至关重要的。别担心,今天咱们就来好好聊聊,如何选择适合高压环境的光
    贞光科技 2025-02-18 17:28 100浏览
  •  电磁铁的磁芯材质:软铁还是硬铁电磁铁的磁芯通常采用软铁材质,因其具有高磁导率和低矫顽力,使得电磁铁能够在通电时迅速产生强磁场,断电后磁场又能迅速消失。一、电磁铁与磁芯材质电磁铁是一种利用电流产生磁场的装置。其核心部件——磁芯,对电磁铁的性能有着至关重要的影响。在选择磁芯材质时,需要考虑多种因素,如磁导率、矫顽力、饱和磁化强度等。这些因素直接关系到电磁铁的工作效率、响应速度和能耗等方面。二、软铁与硬铁的特性软铁和硬铁是两种常见的磁性材料。软铁具有高磁导率和低矫顽力的特点,这意味着它容易
    锦正茂科技 2025-02-18 10:32 52浏览
  • 过去一年,厨电行业的AI竞赛进入“大模型时代”,各大品牌纷纷亮出了自己的杀手锏。老板电器的“食神大模型”、方太的“Healthy CookingGPT”轮番登场,两者都立志要用AI“重新定义厨房”。新的一年,大模型技术的不断成熟与迭代,AI将不再仅仅是概念上的炒作,而是真正融入到每一个厨房场景中。这场在厨电领域内悄然进行的“科技革命”无疑将步入一个更为深入且广泛的实践应用阶段,AI厨电狂欢开始了。AI厨电“燃”起来了众所周知,厨电行业的发展与房地产市场密切相关。随着房地产市场的调整,新房装修需求
    刘旷 2025-02-19 10:51 60浏览
我要评论
0
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦