电容的分类和应用

一、电容分类常见的电容一共分为三大类陶瓷电容薄膜电容电解电容1、陶瓷电容1)最早的陶瓷电容就是下面这种瓷片电容两个陶瓷板夹着陶瓷电介质2)现在的多层陶瓷电容多层陶瓷电容MLCC内部有多层陶瓷电介质多层陶瓷电容有了更大的容积所以要比瓷片电容更大一般情况下容值22uF耐压50V都可以选择MLCCMLCC滤波仅用于功率比较下的情况下也就是信号滤波而不是电源滤波另外还要看MLCC的耐压因为他的耐压比较小但是陶瓷电容不是万能的一般情况下他的容值不会超过47uF如果遇到容值比较大的电容就要考虑下面的电解电容了2、电解电容电解电容的容值可以做到10000uF耐压可以做到450V电解电容的主要作用就是滤波再具体一点就是电源的滤波比如下面的交流电整流后的滤波1分类铝电解电容和钽电解电容2电解电容选型电解电容基本都会用于直流电源输入和输出部分的滤波目前价格上面来说钽电容比较贵适合体积小温度高的地方其次现在基本都会选择固态电容也就是铝高分子化合物电容现在基本上电解电容加MLCC基本可以满足绝大多数应用场景了但是对于220V左右的交流电来说以及450V以上的应用场景就需要考虑下面的薄膜电容3、薄膜电容1薄膜电容分类2薄膜电容优缺点优点耐压高没有极性 温度稳定性好 寿命长基至还可以在被击穿后自愈缺点体积大一些电源中的安规电容就会用到薄膜电容一般工业中的电机电机的额定电压都会非常高一般都能达到10KV或者6KV左右而且需要能够实时的调速和改变工作模式所以驱动这些电机就需要用到中压变频器它的输入一般是10KV或者6KV的三相交流电内部由多个功率单元串联来分担电压内部功率单元经过整流电容滤波后交给IGBT进行控制那么这里的电容就需要非常大的耐压施耐德电气全新一代Altivar 1200C-S就使用了寿命长达15年的薄膜电容一颗就可以承受住上千伏的电压二、电容分类总结三、电容选型1、电容耐压选多大才不会炸?陶瓷/薄膜电容:1.5~2倍工作电压铝电解电容:2倍以上(如12V电源选25V)钽电容:低阻抗电源≥3倍高阻抗电路≥2倍钽电容低阻抗电路必须≥3倍降额否则极易起火!2、为什么电源电路里一定要放个大电容?类比:电容就是电路的「蓄水池」平滑滤波储能缓冲抑制于扰3、几条铁律电解电容有极性反接必炸!插件:长脚正极;贴片钽:丝印端为正;贴片铝电解:标识端为负钽电容是「娇贵公子」低阻抗电源必须≥3倍降额微秒级尖峰可击穿起火高阻抗电路可≥2倍陶瓷电容容量会衰减X5R/X7R在直流偏量下容量表减高电压更明显C0G/NP0稳定但容量小ESR需匹配电路要求ESR过低会导致LDO振荡、环路失稳:高频大电流场景才优先选低ESR4、应用场景选型多层陶瓷电容(MLCC)容量范围 核心特点0.5pF~22μF 高频特性好芯片电源去耦·高频信号旁路·普通滤波MLCC滤波仅用于功率比较下的情况下也就是信号滤波而不是电源滤波另外还要看MLCC的耐压因为他的耐压比较小铝电解电容容量范围 核心参数1μF~几千μF 纹波电流电源输入滤波·大容量储能·低频稳压钽电解电容容量范围 核心特点0.1μF~1000μF 体积小·ESR低低功耗高阻抗电路·极少用于工业/汽车(短路起火风险)薄膜电容容量范围 核心特点10pF~100μF 耐压高·寿命长高压电路PFC·IGBT吸收·高频高压电路四、电容应用电路RC并联电路1、信号滤波R2是NTC就是一个热敏电阻它的工作温度是负的40摄氏度到正的125摄氏度随着温度的变化热敏电阻的值也会发生变化ADC接口接Sampling来采集这个热敏电阻两边的电压通过换算也就得到了当前的温度在这个电阻的旁边并联了一个电容C1他的作用就是滤波首先电容两边的电压不能突变比如在高频下这个电容的容抗会比较小也就是说对信号的阻碍作用比较小然后信号就会通过电容这个支路不会再经过电阻了这就是滤波作用输出就会更加平滑。2、加速电路增大三极管的开关速度电容隔直流通交流比如信号VIN有一个突变有一个尖峰电压因为电容的容抗和频率是成反比的那么对于这个高频信号来说这个电容相当于就是一个短路了那基极的电流越大那肯定这个三极管它的导通速度也就越快那么导通之后这个电容也就相当于一个断路了后续基极的高电平还是通过R1这个分支来维持。当这个vin是低电平的时候那这个电容它就要放电那么C1经过vin给三极管的EB之间提供的是一个负电压这个时候就能够快速的截止加速关断3、储存电荷再给电容上电充电的时候这个电阻两端会产生电压然后电容也会储存一定的电荷这个主要用于电路当中电源的平滑电压4、改变波形RC并联电路还有一个作用可以改变这个波形电容充放电的时候肯定会改变信号的波形通过改变这个电阻和电容的值也可以改变信号的频率和幅值