電容種類的選擇

作為一種儲能和濾波元件,電容器用途廣泛.但是,與不同電路具有不同特點的電訊號一樣, 不同種類的電容器的效能特點也不同, 如果電路訊號特點和電容器的效能特點不匹配, 即使是電容器本身質量沒有問題,在使用時效果也不能達到使用要求. 從電容器本身講, 只有合適的使用條件,電容器本身的效能優勢才能得到發揮,從電路設計者的角度出發, 選擇效能合適的元件才可以保證電路效能達到設計要求.

在實際過程中,經常有這樣的問題出現;電路設計者由於對電子元件的效能特點了解不夠,選用的元件型別不合適,從而導致電路電訊號變化不能滿足設計要求. 有時候, 甚至由於選擇的電子元件效能與設計要求不匹配而出現嚴重的質量問題. 上述問題已經屢見不鮮.

而電容器提供者由於對電路訊號特點了解不夠, 對選型未提出重要的建議,最終導致使用中出現嚴重的質量問題甚至更多.

要想基本解決上述問題,

第一; 電路設計者必須具有非常紮實的各類電子元件基礎知識,對不同型別的電子元件優缺點有充分的了解. 保證用其所長避其所短. 不能因為對電路訊號控制非常熟悉,就以為自己的設計不會出現問題.

第二; 生產商必須向電路設計者提供足夠的使用前技術服務. 而且生產商必須對其產品的缺點及其避免方法講清楚.不能一味替自己的產品優點吹牛而對此產品的缺點一帶而過.

對於生產商很少有人能夠把不同電路的電訊號特點搞清楚, 對於可能的使用不當沒有預先提出必須的合理建議實際上非常普遍. 對於使用者, 忽視對元件效能的足夠了解已經成為很多電路設計故障率不能達到基本要求的首要原因.

上面的圖可以看出不同種類的電容器依據自身效能特點適用於不同型別的電路. 這是電容器選型的基本的最簡單的分類. 更具體的電容器選型分類見下面的簡單介紹;

1. 根據使用頻率的高低選擇電容器種類;

由於不同型別電容器的頻率效能差別非常大,因此,如果某電路的工作頻率非常高,超過mhz, 而且電路訊號強度較弱,此時,疊層陶瓷電容器是最佳的選擇. 儘管都是是濾波和儲能充放電, 在工作頻率一定時,一定要考慮到不同種類的電容器的頻率特性是否與電路工作頻率相符? ,因為不同種類電容器有自己合適的使用頻率範圍,所有的電容器都有隨工作或測試頻率的增加.

電容器容量逐漸降低,損耗逐漸增加的現象.否則電容器的基本容量和阻抗特性就會因為工作頻率的過高或過低而發生很大變化.最後可能導致電路訊號特點不能達到設計要求.

如果工作頻率在中頻率段以下,對電容器在不同溫度下的引數值一致性要求較高, 那麼選擇固體鉭電容器器可能較合適. 有時候,你必須對它們的效能特點有所取捨, 首先一定得清楚某種電容器的那方面特點是自己必須選擇它的理由.此點非常重要.

2. 根據環境溫度變化要求選擇電容器種類;

不同種類電容器的溫度特性差別非常大, 如果使用者使用的環境溫度變化幅度較大,例如一年四季都在室外工作的電子裝置,或者在較短時間從低空到溫度極低的高空,此時,無論你的電容器作為濾波或充放電, 你必須選擇在寬溫範圍內電容器容量和阻抗及漏電流變化最小的電容器.否則,你的電路可能會在不同環境溫度下呈現出不同的訊號變化幅度.非常有可能導致電路整體失效.

如果某電容器的實際使用一般都在溫度變化非常小的環境下,則可以不必特別關注電容器的溫度特性.

目前,電容器中溫度特性最好的是固體鉭電容器, 某些高壓固體鉭電容器在-55-+125度的溫度區間裡容量的變化率可以達到-3-+5%以內. 對於航空和宇航電路, 電容器必須具有非常出色的溫度特性才可以達到使用要求.

溫度特性好壞可以看下面的排列;溫度特性較差的電容器在最後;

如果你的電子整機工作環境溫度變化較大,?

3.根據輸入功率和輸出功率大小選擇電容器;

電容器可以大量被使用在諸如藍芽耳機和手機這樣的電子裝置中,同時,它也可以被使用在各種大功率電源上作為整流器和瞬時備用電源使用. 在使用在電量非常小工作頻率非常高的手機類電子產品上時,即使是漏電流偏大,而esr較低,產品一般也很難出現質量問題. 除非是電容器本身就是廢品.

當使用在輸入和輸出功率都較高的電路中時,例如電源濾波和放電電路, 電容器不光需要有更低的esr,還必須具有非常低的漏導電流,否則會導致擊穿概率增加和輸出的功率波形不能滿足要求. 由於不同種類電容器的體積電容量不同,因此,設計時必須根據輸出功率需求選擇足夠容量和耐壓的電容器.

由於不同電容器的自身阻抗不一樣,因此, 在輸入和輸出功率較大時,必須考慮到該電容器的自身電阻導致的溫度公升高幅度和自身散熱能力的平衡問題. 此類電路必須考慮到峰值輸出輸入時的溫度變化和耐壓變化是否符合電路安全性要求.

4.根據電路板體積和安裝面積要求來選擇電容器;

在高度整合化,工作頻率較高的的電路,必須使用片式化的能量密度較高的電容器. 片式化實際上不單提高了電容器的體積容量比,同時,由於產品結構的變化,電容器的電感降低了很多,較低的esl[等效串聯感抗]同時決定了該產品具有較低的esr[等效串聯電阻]. 而這兩個引數是決定電容器頻率特性好壞的決定性引數.

因此, 在此類電路應該盡可能不要使用引線又細又長的電容器和其它器件.

**路板安裝面積足夠時,能夠選擇規格相同而殼號大一號的產品,就不要選擇殼號更小的產品.因為,它們儘管基本電效能一樣,但可靠性不同. 殼號大的產品可靠性一般肯定高一些.

盲目的盡可能選擇體積更小的電容器必須具備乙個基本的前體條件; 整機的輸入和輸出功率必須小. 否則電容器的可靠性降低將影響到整機的可靠性.

5.根據交流紋波大小來選擇電容器;

使用在濾波電路中時,電容器必須承受一定頻率和一定幅值的交流電壓和交流電流導致的發熱衝擊.同時,電容器必須承受在開關的瞬間不可避免的直流高電壓大電流浪湧. 使用在此電路的電容器, 必須選擇規格和種類合適的電容器.

如果只是考慮到直流耐壓足夠是遠遠不夠的,同時,你必須考慮到不同電容器具有不同的耐紋波能力. 電容器耐紋波能力的排序見下;

6.根據電壓高低來選擇電容器種類;

對於使用電壓較高的電路,因為一旦出現擊穿就可能產生很嚴重的後果,因此,安全性是首先考慮的因素. 高壓陶瓷電容器的安全性最高,其次是滌綸電容器和高壓鋁電容器. 耐壓最低的是高分子電容器和氧化鈮電容器.

7.根據電路可靠性要求來選擇電容器種類;

如果某一電路既可以使用鉭電容器也可以使用氧化鈮電容器也可以使用鋁電容器,我建議您參考下面的電容器可靠性排名;

氧化鈮電容器≥鉭電容器≥mlcc≥鋁電容器

8.根據電容器**來選擇電容器種類;

有時候, 在銷售**較低的民用一次性消費品上也大量使用電容器. 在**對利潤影響較大的時候,安全性更重要.絕對不能用犧牲安全性的方法來選擇可靠性不夠的電容器.

實際上,電容器的可靠性可以計算出來.如果您對片式鉭的可靠**興趣,可以閱讀我的部落格中的[鉭電容器使用技術指南]. 實踐往往都證明了過分考慮成本得到的結果都是事與願違..

9.根據綜合因素來選擇電容器種類;

很多時候,電路訊號特點非常複雜, 此時,合理地選擇電容器型別必須建立在您對各種電容器效能特點非常了解的基礎之上.由於電容器廠家實際具有的電容器知識更深,因此,使用者可以要求電容器廠家必須提供更為詳細的技術服務.甚至可以要求廠家提供的某類電容器必須通過某項特殊實驗.

此時的選型不可簡單定論, 但供需雙方切實的技術交流非常必要其關鍵.

電容器是所有電子整機裝置中最容易出現問題的電子元件,據統計, 在電源電路中,70%以上的故障與電容器有直接關聯. 在高功率性裝置中佔的比例更高. 從我碰到的使用條件看,至少50%以上的電路問題都與電容器型別或規格選擇不合適有直接關係.

實際上,合理的電容器選型可以避免許多質量問題和電路訊號問題的出現.有時候,正確的選型甚至比合理的電路設計更重要. 選型因此成為複雜電路系統製造工程的一環必須得到電容器生產廠家和電路設計者的共同重視,這一步驟對雙方都非常必要.

附：鉭電容器主要使用在如下幾種電路中：

(1)開關電源電路濾波，此類電路中由於存在較高的交流紋波，而液體鉭電容器不能耐受反向的交流訊號，因此，如果電路中的交流紋波值較高，請盡可能使用可耐有限紋波電壓和紋波電流的固體鉭電容器。

(2)脈衝充放電電路，如果需要的瞬時功率密度較高，工作溫度範圍在負溫區以上，工作頻率也較低，請選擇能量密度較高的液體鉭電容器或大容量固體鉭電容器。

(3)工作頻率較高的電路，鉭電容器由於固有的物理結構原因，其高頻效能較差，它的容量會隨工作或測試頻率的增加而下降，當工作頻率高於產品的諧振頻率時，產品的容量會喪失，變成電感元件。因此，當工作頻率較高時，請選擇高頻鉭電容器以維持濾波效能或充放電效能。當工作頻率較高，又必須使用鉭電容器時，請注意選擇容量更大的產品和阻抗值最低的產品。

如果是甚高頻電路濾波使用，請選擇疊層陶瓷電容器[mlcc]，以保證訊號失真度較小。

(4)時間常數元件，此類電路利用鉭電容器通電時，在不同容量時需要不同的極化時間，交流電通過阻止直流電通過特性才能穩定，而不同容量的產品的極化時間有明顯差別，因此，使用在此類電路中時必須經過精密計算和測試，選擇合適的容量規格才可以保證電路導通延時準確，選擇的容量偏大，導通時間將較長，反之將較短。

(5)交流電路，如果使用在交流電路，必須選擇使用無極性的鉭電容器才可以保證安全使用。

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