電容器在電路中的作用
電容器是儲存電量和電能(電勢能)的元件。
電容器(Capacitor,業(yè)內(nèi)通常簡稱電容,本文按業(yè)內(nèi)習(xí)慣進(jìn)行簡稱)在電子電路中起著重要的作用,具有隔離直流、連接交流、防止低頻的特點。廣泛應(yīng)用于耦合、隔離直流、旁路、濾波、調(diào)諧、能量轉(zhuǎn)換、自動控制等領(lǐng)域。電容(Capacitance)亦稱作“電容量",是指在給定電位差下自由電荷的儲藏量,記為C,國際單位是法拉(F)。
電容的功能分類
電容按功能分類主要有這四種:
濾波電容
濾波電容具有電極性,亦稱其為電解電容。濾波電容在電路中的符號一般用“C"表示,電容量越大,濾波性能越好。為了獲得更好的直流穩(wěn)定系數(shù),電容量一般選擇在數(shù)百微法或數(shù)千微法以上。濾波電容用在電源整流電路中,用來濾除交流成分。濾波電容在開關(guān)電源中起著非常重要的作用。
去耦電容
電路中裝設(shè)在元件的電源端的電容,連接在放大電路電源的正負(fù)極之間,防止電源內(nèi)阻形成的正反饋引起的寄生振蕩。此電容可以提供較穩(wěn)定的電源,同時也可以降低元件耦合到電源端的噪聲,間接可以減少其他元件受此元件噪聲的影響。
旁路電容
在AC-DC信號的電路中,電容通過電路的一點連接到電阻的兩端或公共電位,為交流信號或脈沖信號設(shè)置路徑,以避免交流信號元件通過電阻的壓降衰減。
耦合電容
又稱電場耦合或靜電耦合,是由于分布電容的存在而產(chǎn)生的一種耦合方式。耦合電容器是使得強電和弱電兩個系統(tǒng)通過電容器耦合并隔離,提供高頻信號通路,阻止工頻電流進(jìn)入弱電系統(tǒng),保證人身安全。帶有電壓抽取裝置的耦合電容器除以上作用外,還可抽取工頻電壓供保護(hù)及重合閘使用,起到電壓互感器的作用。
電容的分類
電容種類較多:
?按封裝分有貼片電容、插件電容;
?按介質(zhì)分有鋁電解電容、鉭電解電容、陶瓷電容、聚酯薄膜電容、聚丙烯薄膜電容、聚苯乙烯薄膜電容、聚四氟乙烯薄膜電容、云母電容等;
?按結(jié)構(gòu)形勢分,有固定電容、半固定電容、可變電容。
電容的性能參數(shù)
了解電容的內(nèi)在關(guān)鍵參數(shù),才能快速選型,可靠使用。
電容的關(guān)鍵參數(shù)包括:
?標(biāo)稱電容量和允許誤差
?額定工作電壓
?絕緣電阻(漏電流)
?介質(zhì)損耗
?品質(zhì)因數(shù)Q
?等效串聯(lián)電阻ESR
?允許的工作溫度范圍等
標(biāo)稱電容量和允許誤差:電容量的大小表示電容器貯存電荷的能力。不同的材質(zhì)的電容,由于不同的材質(zhì)其介電常數(shù)有很大的差異,不同電容的容量會有很大的差別。
額定工作電壓:在規(guī)定的工作溫度范圍內(nèi),電容長期可靠地工作,它能承受的直流電壓。額定電壓的大小與電容器所使用的絕緣介質(zhì)和使用環(huán)境溫度有關(guān),其中與溫度關(guān)系尤為密切。
絕緣電阻(漏電流):電容器兩極板之間的介質(zhì)并非絕對的絕緣體,當(dāng)電容加上直流電壓時,電容器會有漏電流產(chǎn)生,兩者之比稱為絕緣電阻,若漏電流太大,電容器就會發(fā)熱損壞。在所有的電容材質(zhì)中,電解電容尤其是鋁電解電容漏電流較大,故用漏電流表示其絕緣性能(與容量成正比);其他電容器的漏電流是極小的,故用絕緣電阻參數(shù)來表示其絕緣性能。
介質(zhì)損耗DF:電容器在電場作用下消耗的能量,通常用損耗功率和電容器的無功功率之比,及損耗角正切值表示。損耗角越大,電容器損耗越大,損耗角大的電容不適用于高頻情況下工作。與損耗角相關(guān)的這些參數(shù)決定于電容材質(zhì),所以不同材質(zhì)的電容損耗角相差很大,鋁電解電容的損耗角正切值可高達(dá)0.3,聚丙烯薄膜電容的損耗角正切值一般只有0.1~0.2%,而聚苯乙烯電容的損耗角可達(dá)0.03%。
品質(zhì)因數(shù)Q:在高頻電路中,由于頻率較高,電容器所測量出來的介質(zhì)損耗已經(jīng)很小,不便于參考,因此,為了更好地了解它的高頻特性,我們更關(guān)心它的品質(zhì)因數(shù)Q,Q值就是介質(zhì)損耗的倒數(shù),即Q=1/DF。
等效串聯(lián)電阻ESR:在電容器中所有損耗的總和叫做電容的等效串聯(lián)電阻ESR,一般用毫歐姆來表示。
在設(shè)計時,高頻下我們應(yīng)考慮ESR和Q值對電路設(shè)計的影響,在低頻下應(yīng)考慮介質(zhì)損耗DF對電路設(shè)計的影響。
廣電計量的相關(guān)服務(wù)能力
電容器作為電路板中*一員,其穩(wěn)定性直接影響整體的可靠性。從最小的器件出發(fā),廣電計量為集成電路的可靠性保駕護(hù)航。
廣電計量可以提供以下電容相關(guān)的服務(wù)能力,包括但不限于:
電容量、損耗角正切、品質(zhì)因數(shù)、絕緣電阻、漏電流、等效串聯(lián)電阻、耐電壓、溫度特性驗證等電參數(shù)測試,溫度沖擊、潮濕負(fù)荷、穩(wěn)態(tài)壽命、老煉、耐紋波等一系列環(huán)境可靠性驗證試驗,以及X射線檢查、可焊性、耐焊接熱、瓷體強度、振動等物理試驗。
并可以針對芯片半導(dǎo)體、分立器件、阻容感等元器件測試進(jìn)行技術(shù)開發(fā)和電性能測試等服務(wù)。