电容器应用中容易遇到的误区
文章出处： 作者： 浏览次数：33 发表时间：2018-06-27 11:08:10
电容器应用中容易遇到的误区
电容是我们在电路设计中很常用的电子元件，在此将电容使用中的一些经验总结下来，希望对大家有所帮助：
在电路中不能确定线路的极性时，建议使用无极电解电容。
通过电解电容的纹波电流不能超过其充许范围。
如超过了规定值，需选用耐大纹波电流的电容。
电容的工作电压不能超过其额定电压。
在进行电容的焊接的时候，电烙铁应与电容的塑料外壳保持一定的距离，以防止过热造成塑料套管破裂。并且焊接时间不应超过10秒，焊接温度不应超过260摄氏度。
几个误区分析：
(1)电容容量越大越好。
很多人在电容的替换中往往爱用大容量的电容。我们知道虽然电容越大，为IC提供的电流补偿的能力越强。且不说电容容量的增大带来的体积变大，增加成本的同时还影响空气流动和散热。关键在于电容上存在寄生电感，电容放电回路会在某个频点上发生谐振。在谐振点，电容的阻抗小。因此放电回路的阻抗最小，补充能量的效果也最好。但当频率超过谐振点时，放电回路的阻抗开始增加，电容提供电流能力便开始下降。电容的容值越大，谐振频率越低，电容能有效补偿电流的频率范围也越小。从保证电容提供高频电流的能力的角度来说，电容越大越好的观点是错误的，一般的电路设计中都有一个参考值的。
(2)同样容量的电容，并联越多的小电容越好。
耐压值、耐温值、容值、ESR(等效电阻)等是电容的几个重要参数，对于ESR自然是越低越好。ESR与电容的容量、频率、电压、温度等都有关系。当电压固定时候，容量越大，ESR越低。在板卡设计中采用多个小电容并连多是出与PCB空间的限制，这样有的人就认为，越多的并联小电阻，ESR越低，效果越好。理论上是如此，但是要考虑到电容接脚焊点的阻抗，采用多个小电容并联，效果并不一定突出。AVX代理商
(3)ESR(等效电阻)越低，效果越好。
结合上面提高的供电电路来说，对于输入电容来说，输入电容的容量要大一点。相对容量的要求，对ESR的要求可以适当的降低。因为输入电容主要是耐压，其次是吸收MOSFET的开关脉冲。对于输出电容来说，耐压的要求和容量可以适当的降低一点。ESR的要求则高一点，因为这里要保证的是足够的电流通过量。但这里要注意的是ESR并不是越低越好，低ESR电容会引起开关电路振荡。而消振电路复杂同时会导致成本的增加。板卡设计中，这里一般有一个参考值，此作为元件选用参数，避免消振电路而导致成本的增加。
(4)好电容代表着高品质。
在电路控制板设计中，电路设计水平是关键。和有的厂商可以用两相供电，做出比一些厂商采用四相供电更稳定的产品一样，一味的采用高价电容，不一定能做出好产品。衡量一个产品，一定要全方位多角度的去考虑，切不可把电容的作用有意无意的夸大
1. 钽电容器的可靠性高,为什么使用时必须大幅度降额?
钽电容器可靠性高指的是它在稳定的工作或实验条件下,即使经过10年以上的时间,它的基本电性能几乎没有任何变化.特别是漏电流一直可以保持非常低的水平. 不象其它电容器,随时间延长,其基本性能会逐渐劣化.在具体使用中,由于某些电路存在较高的交流纹波和较高的直流浪涌,开关时实际加在电容器上的电压会在非常短的时间内[一般小于1微秒]跃升到超过电容器的额定电压, 因此,实际使用时,必须根据电路中存在的浪涌高低,为电容器的最高使用电压予留出余量.而在使用钽电容器的基本电路中,特别是滤波电路,存在上述的浪涌是一个基本的电路现象,因此,尽管钽电容器的可靠性较高,使用在上述电路中也必须大幅度降额使用才可以达到较高的可靠性.
（5） 陶瓷电容器不容易失效,可靠性高.AVX代理商
实际上陶瓷电容器的突出特点是其由于叠层间电感会互相抵消,高频时容量变化较小,而且高频阻抗小. 同时,无极性,耐纹波能力好. 上述特点使它在使用到高频电路和交流信号电路时没有对手.
在中低频使用时,如果对该产品的温度特性要求高,陶瓷电容器,特别是MLCC叠层陶瓷电容器将不是最好的选择. 从可靠性上讲,其可靠性也比钽电容器和氧化铌电容器低至少一个数量级.
如果是使用在脉冲充放电电路,其过小的体积和容量比和温度特性将不是钽和氧化铌电容器的对手.
另外,叠层陶瓷电容器焊接后的裂纹问题一样可以导致电路失效,同时查找困难.而且其失效比例远高于钽电容器.
3. 忽视纹波电流对电容器可靠性的影响.
当使用有极性的电解电容器时,大家都对使用电压和额定电压很敏感,对容量可以根据需要直接选择. 而对电路中存在的纹波对电路可靠性的影响几乎普遍认识不够. 纹波电流实际上是指直流电路中不可避免存在的交流电流. 对于有极性的电容器和电路中的管子及其它功率性器件,在通过的纹波电流和电压较高时,会产生过高的热量和功率损耗. 如果纹波过高,还非常容易导致在使用或工作温度较高时元件出现突然失效.
由于某电容器的自有电阻和体积是一定的,因此,当通过纹波时其产生的热量的散发平衡点不同,换句话,不同规格的产品能够耐受的交流纹波值不一样. 当电路中存在的交流纹波值过高时, 电容器的会发热严重,当工作环境温度高且时间长时, 甚至会爆炸.
直流控制电路中存在交流纹波值的高低取决于前级变压器或整流器质量的高低, 对于使用在开关电源电路中的电容器可靠性影响与使用电压高低一样是致命的. 对于电源模块需要其它用户提供的使用者,必须对此给予足够的重视.
否则,电容器会出现'莫名其妙'的失效. 对于外购的电源模块输出交流纹波大小的要求要尽可能高. 绝对不能忽视此参数高低对电路安全性的要求.
4. 体积小的电容器比体积大的电容器好.
在对安装面积和重量有明显要求的电路,有些设计者喜欢使用电压和容量一定的体积最小的产品. 实际上,在容量和电压一定时,体积大的产品的ESR值要更低,耐压余量更大,在生产体积受到严格限制的产品时,其可靠性肯定低于体积较大的产品. 如果您的电路使用电压非常低,而且峰值电流较小,例如个人随身用的手机和蓝牙耳机,必须使用体积和质量尽可能小的电容器可以这样设计. 在功率较的控制设备上使用时,如果安装面积足够,选择体积较大的产品将具有
更高的可靠性是肯定的.
5. 容量选择不合适.
在电压和体积确定后, 如果选择容量更大的产品,其滤波特性将更好,而且抗浪涌能力更高.只是信号响应速度稍慢一点点.在开关电源电路使用的电容器,如果可以使用100UF的就不要使用68UF的产品,电路可靠性将更高. 对于充放电电路使用的电容器,这一点更为重要.
在电路设计选型前,设计者应该尽可能对各种不同性能特点的电容器的优缺点研究的透彻一点, 不同种类的电容器具有不同的优点和缺点,如果想保证您设计的电路不出现意外的问题, 对元件性能的研究和了解就是必须的. 任何电子元件的可靠性都与具体的使用条件息息相关, 电容器的性能特点与电路特点匹配时电容器的可靠性才可以保证. 不要企望自己设计选型存在问题时该电容器的可靠性还可以达到您的要求.
6.外国的比中国的好.
不可否认,中国的电子元件生产技术水平与发达国家存在明显差距, 但差距并不是在所有的规格和型号上都一样,这些年,经过引进和自主开发,国内的很多高技术产品的性能都已经达到世界水平. 电子元件也一样,进步速度非常快.很多类电子元件的质量实际上已经达到国际水平. 况且现在的电子元件散货市场上几乎完全被国外的假货充斥.质量良莠不齐. 如果直接从正式的生产厂家订货,质量还是可以保证的.
电容是我们在电路设计中很常用的电子元件，在此将电容使用中的一些经验总结下来，希望对大家有所帮助：
在电路中不能确定线路的极性时，建议使用无极电解电容。
通过电解电容的纹波电流不能超过其充许范围。
如超过了规定值，需选用耐大纹波电流的电容。
电容的工作电压不能超过其额定电压。
在进行电容的焊接的时候，电烙铁应与电容的塑料外壳保持一定的距离，以防止过热造成塑料套管破裂。并且焊接时间不应超过10秒，焊接温度不应超过260摄氏度。
几个误区分析：
(1)电容容量越大越好。
很多人在电容的替换中往往爱用大容量的电容。我们知道虽然电容越大，为IC提供的电流补偿的能力越强。且不说电容容量的增大带来的体积变大，增加成本的同时还影响空气流动和散热。关键在于电容上存在寄生电感，电容放电回路会在某个频点上发生谐振。在谐振点，电容的阻抗小。因此放电回路的阻抗最小，补充能量的效果也最好。但当频率超过谐振点时，放电回路的阻抗开始增加，电容提供电流能力便开始下降。电容的容值越大，谐振频率越低，电容能有效补偿电流的频率范围也越小。从保证电容提供高频电流的能力的角度来说，电容越大越好的观点是错误的，一般的电路设计中都有一个参考值的。
(2)同样容量的电容，并联越多的小电容越好。
耐压值、耐温值、容值、ESR(等效电阻)等是电容的几个重要参数，对于ESR自然是越低越好。ESR与电容的容量、频率、电压、温度等都有关系。当电压固定时候，容量越大，ESR越低。在板卡设计中采用多个小电容并连多是出与PCB空间的限制，这样有的人就认为，越多的并联小电阻，ESR越低，效果越好。理论上是如此，但是要考虑到电容接脚焊点的阻抗，采用多个小电容并联，效果并不一定突出。AVX代理商
(3)ESR(等效电阻)越低，效果越好。
结合上面提高的供电电路来说，对于输入电容来说，输入电容的容量要大一点。相对容量的要求，对ESR的要求可以适当的降低。因为输入电容主要是耐压，其次是吸收MOSFET的开关脉冲。对于输出电容来说，耐压的要求和容量可以适当的降低一点。ESR的要求则高一点，因为这里要保证的是足够的电流通过量。但这里要注意的是ESR并不是越低越好，低ESR电容会引起开关电路振荡。而消振电路复杂同时会导致成本的增加。板卡设计中，这里一般有一个参考值，此作为元件选用参数，避免消振电路而导致成本的增加。
(4)好电容代表着高品质。
在电路控制板设计中，电路设计水平是关键。和有的厂商可以用两相供电，做出比一些厂商采用四相供电更稳定的产品一样，一味的采用高价电容，不一定能做出好产品。衡量一个产品，一定要全方位多角度的去考虑，切不可把电容的作用有意无意的夸大
1. 钽电容器的可靠性高,为什么使用时必须大幅度降额?
钽电容器可靠性高指的是它在稳定的工作或实验条件下,即使经过10年以上的时间,它的基本电性能几乎没有任何变化.特别是漏电流一直可以保持非常低的水平. 不象其它电容器,随时间延长,其基本性能会逐渐劣化.在具体使用中,由于某些电路存在较高的交流纹波和较高的直流浪涌,开关时实际加在电容器上的电压会在非常短的时间内[一般小于1微秒]跃升到超过电容器的额定电压, 因此,实际使用时,必须根据电路中存在的浪涌高低,为电容器的最高使用电压予留出余量.而在使用钽电容器的基本电路中,特别是滤波电路,存在上述的浪涌是一个基本的电路现象,因此,尽管钽电容器的可靠性较高,使用在上述电路中也必须大幅度降额使用才可以达到较高的可靠性.
（5） 陶瓷电容器不容易失效,可靠性高.AVX代理商
实际上陶瓷电容器的突出特点是其由于叠层间电感会互相抵消,高频时容量变化较小,而且高频阻抗小. 同时,无极性,耐纹波能力好. 上述特点使它在使用到高频电路和交流信号电路时没有对手.
在中低频使用时,如果对该产品的温度特性要求高,陶瓷电容器,特别是MLCC叠层陶瓷电容器将不是最好的选择. 从可靠性上讲,其可靠性也比钽电容器和氧化铌电容器低至少一个数量级.
如果是使用在脉冲充放电电路,其过小的体积和容量比和温度特性将不是钽和氧化铌电容器的对手.
另外,叠层陶瓷电容器焊接后的裂纹问题一样可以导致电路失效,同时查找困难.而且其失效比例远高于钽电容器.
3. 忽视纹波电流对电容器可靠性的影响.
当使用有极性的电解电容器时,大家都对使用电压和额定电压很敏感,对容量可以根据需要直接选择. 而对电路中存在的纹波对电路可靠性的影响几乎普遍认识不够. 纹波电流实际上是指直流电路中不可避免存在的交流电流. 对于有极性的电容器和电路中的管子及其它功率性器件,在通过的纹波电流和电压较高时,会产生过高的热量和功率损耗. 如果纹波过高,还非常容易导致在使用或工作温度较高时元件出现突然失效.
由于某电容器的自有电阻和体积是一定的,因此,当通过纹波时其产生的热量的散发平衡点不同,换句话,不同规格的产品能够耐受的交流纹波值不一样. 当电路中存在的交流纹波值过高时, 电容器的会发热严重,当工作环境温度高且时间长时, 甚至会爆炸.
直流控制电路中存在交流纹波值的高低取决于前级变压器或整流器质量的高低, 对于使用在开关电源电路中的电容器可靠性影响与使用电压高低一样是致命的. 对于电源模块需要其它用户提供的使用者,必须对此给予足够的重视.
否则,电容器会出现'莫名其妙'的失效. 对于外购的电源模块输出交流纹波大小的要求要尽可能高. 绝对不能忽视此参数高低对电路安全性的要求.
4. 体积小的电容器比体积大的电容器好.
在对安装面积和重量有明显要求的电路,有些设计者喜欢使用电压和容量一定的体积最小的产品. 实际上,在容量和电压一定时,体积大的产品的ESR值要更低,耐压余量更大,在生产体积受到严格限制的产品时,其可靠性肯定低于体积较大的产品. 如果您的电路使用电压非常低,而且峰值电流较小,例如个人随身用的手机和蓝牙耳机,必须使用体积和质量尽可能小的电容器可以这样设计. 在功率较的控制设备上使用时,如果安装面积足够,选择体积较大的产品将具有
更高的可靠性是肯定的.
5. 容量选择不合适.
在电压和体积确定后, 如果选择容量更大的产品,其滤波特性将更好,而且抗浪涌能力更高.只是信号响应速度稍慢一点点.在开关电源电路使用的电容器,如果可以使用100UF的就不要使用68UF的产品,电路可靠性将更高. 对于充放电电路使用的电容器,这一点更为重要.
在电路设计选型前,设计者应该尽可能对各种不同性能特点的电容器的优缺点研究的透彻一点, 不同种类的电容器具有不同的优点和缺点,如果想保证您设计的电路不出现意外的问题, 对元件性能的研究和了解就是必须的. 任何电子元件的可靠性都与具体的使用条件息息相关, 电容器的性能特点与电路特点匹配时电容器的可靠性才可以保证. 不要企望自己设计选型存在问题时该电容器的可靠性还可以达到您的要求.
6.外国的比中国的好.
不可否认,中国的电子元件生产技术水平与发达国家存在明显差距, 但差距并不是在所有的规格和型号上都一样,这些年,经过引进和自主开发,国内的很多高技术产品的性能都已经达到世界水平. 电子元件也一样,进步速度非常快.很多类电子元件的质量实际上已经达到国际水平. 况且现在的电子元件散货市场上几乎完全被国外的假货充斥.质量良莠不齐. 如果直接从正式的生产厂家订货,质量还是可以保证的.
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