电容
电容通常是电路中使用最多的元件,目前常用的有MLCC多层陶瓷电容以及Solid TAN 电容。
2.1电容的指标
耐压指标额定电压rated voltage UR 允许的加到电容两端的最大持续直流电压。
常说的电容耐压指的就是这个数据。
电容的结构,材料,体积(绝缘层的厚度)决定其耐压值。
反向电压reverse voltage对于有极性电容polar capacitor ,要求两端电压方向不能变反.通常的极性电容都能容忍偶尔的短时间的反向电压,长时间加上较大反向电压可能导致破坏性后果。
即便不发生破坏性后果,也会导致容量变小,损耗增大。
容值
AC Capacitance
利用测试用正弦波测试电容AC阻抗得到的容值。
有120HZ 和1KHZ 两个标准。
测试电压<0.5Vrms,DC bias 在2v 左右。
(有较为通用的业界标准)
DC capacitance
利用充放电和RC定时电路得到的容值。
通常情况下DC capacitance要比ACcapacitance 大一些,在耐压低的电容上差别还要明显。
电容上标称的电容为额定值,一般是指AC capacitance,而且是在一定的测试方法下测得的,测试条件变化,将得到不同的容值。
Temperature dependence
电容温度变化时,容值也将发生变化。
一般标称值是指室温下的容值。
温度升高,容值增大,低耐压和大电容受温度的影响要严重一
些。
Frequency dependence
电容容值受到工作频率的影响,当频率升高时,由于受杂散电阻和杂散电感的影响,阻抗下降没有那么快。
这直接导致了测量的AC cap(等效的容值)变小。
下图为某电容的测试情
况。
Dissipation factor tanδ损耗因素(损耗正切)
其是电容的等效串联电阻ESR 与其容性电抗的比值,或者说是其消耗的power(有功)与其反射的power(无功)的比值。
该值反映了电容的能量损耗,因为纯电容是不消耗能量的。
工作频率高时,介质损耗增大。
不同介质材料相对温度的损耗特性复杂一些。
一般,温度升高,介质损耗增大。
而对于通常材料的TAN,NB,在常温下,损耗最小.温度升高,降低都会导致损耗增大.电容的损耗因素与电感的Q 值相当,都反映了其的品质.
Impendence:
ESR: dielectric losses 和引线封装引起的,受频率,温度影响。
通常来讲f 升高,ESR 降低,但此时损耗还是增加的。
温度升高时,ESR 也是降低的。
ESL:封装引线引起的,受频率影响,基本不受温度影响。
上图为某电容的典型阻抗特性,其经历了如下几个阶段。
Ripple current
允许通过电容的交流电流的RMS值(均方根值),可能是纹波或周期的工作电压引起的。
依据损耗因素的定义,电容本身需要消耗一定的能量。
这将引起电容自身温度上升,如果受到电容体积和layout 的限制,导致散热不良,将影响电容的寿命和性能。
当环境温度较高时,允许的纹波电流应该更小。
电容手册中给出了纹波电流的指标,但是温度和频率变化时,其允许的纹波电流也是变化的。
纹波电流产生的热量是影响电容寿命的主要因素,因此在纹波电流较大的场合,应该尽可能的选择较大的耐压和容值的电容。
2.2电容的常识
2.2.1.电容的标称值
通常使用的E12 code,这点类似于电阻的命名.
2.2.2电容的封装,精度,耐压
同电阻的封装命名
CASE M1608
CASE P2012
CASE A3216
CASE B3528
CASE C6032
CASE D7343
精度:K+-10% M+-20%
耐压:0J6.3V1A10V 1C16。