被动元件的基础知识
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电容器的基础知识
电容器的基础知识
电容器的阻抗特性
电容器的阻抗特性
电容器的等效电路与RLC串联电路相同
电容器的元件
频率不同
元件不同
ESR
ESL
电容量
抗
阻
抗
阻
ESR:大
频率
即使频率不同阻抗也一定
抗
阻
抗
阻
频率增加阻抗也增加
频率
抗
阻
抗
阻
频率增高阻抗减小
频率
串联时的阻抗如何变化???
频率
ESL:小
频率
电容量:
大
频率
电容器的阻抗特性
电容器的阻抗特性
○串联时的阻抗
○不同元件时的阻抗
]
Ω
[
ス
ン
抗
ダ
阻
ー
ピ
ン
イ
100
10
1
0.1
0.01
0.001
由电容器产生的阻抗
由电感器ESL产生的
阻抗
谐振点
由等效串联电阻
ESR产生的阻抗
]
Ω
[
ス
抗
ン
阻
ダ
ー
ピ
ン
イ
100
10
1
0.1
0.01
0.001
电容:大
ESL:小
谐振点
→电容:大、ESL:大
ESR:小
0.001
0.01
0.1
频率
周波数 [MHz]
1
10
100
0.001
0.01
0.1
1
频率
周波数 [MHz]
10
100
・在谐振点,电容器与ESL不存在阻抗
(仅ESR存在阻抗)
・在谐振点的频率由电容器和ESL决定。
各元件成分决定阻抗的特性
电容器的阻抗特性
电容器的阻抗特性
○由频率引起的ESR变化
○多种电容器的不同频率特性
Impedance,ESR Freq.-Temperature Characteristic
R
Z
1000
100
10
1
0.1
]
[
Ω
R
S
E
,
e
c
n
抗
a
d
阻
e
p
m
I
100
10
1
0.1
0.01
]
Ω
[
R
S
E
・
ス
抗
ン
阻
ダ
ー
ピ
ン
イ
0.01
0.001
0.1
1
10
1000
10000
100000
0.001
1
10
100
Frequency[KHz]
频率
Ta 47μF ESR
Ta 47μF Z
NEO 47μF ESR
NEO 47μF Z
SPCAP 47μF ESR
SPCAP 47μF Z
MLCC47μF ESR
JM432BJ476MM ESR
MLCC47μF Z
JM432BJ476MM Z
SDK47μF ESR
SDK47μF Z
1000
10000
100000
100
频率
周波数 [kHz]
RLC串联模式→ESR不随频率变动
RCL随电容器的材质,构造及尺寸的不同而变动
ESR实际上变动
不同种类的电容器的频率特性不同
特别是ESR
多层陶瓷电容器的可靠性
多层陶瓷电容器的可靠性
1.电路使用条件的比较
电极性
降低定额
脉冲电流
限制
耐热性
抗溶剂性
负载试验
多层电容器
钽固体电容器
铝电解电容器
无无
有有
有有
◎◎
××
××
◎◎
△△
××
◎◎
××
△△
◎◎
△△
××
◎◎
××
△△
《表面安装》
纵向型
横向型
*规划时的考虑 *限制于额定
电压的
应用上的问题点
*安装时的管理
70~50%左右
*注意反向电压
*考虑波动的
影响,并设定
具有余量的电
容量
*自身发热将降
低可靠性
*限制回流以
*除了单片多层
及劣化的扩
电容器以外,将
展
发生溶液侵入
*铝电解电容器;
由于电解液的流
失将引起电容量
的损耗
*钽固体电容器;
银的扩散将引起
绝缘层劣化而导
致短路
《附带引线》
铝电解液电容器
电解电容器
Al
foil
Al foil
电解纸
Al
foil
Da
Ca
Ra
电解纸
Al foil
电解液
Lx
Dk
Ck
Rk
介质
(Al2O3 )
La
Ca,Ck;阳极,阴极的静电容量
Da,Dk;由阳极,阴极表面氧化引起的整流作用
La,Lk:+,−引线的电感量
R ;电解纸和电解液的电阻
Ra,Rk;阳极,阴极表面氧化的顺方向电阻
6
陶瓷电容器
陶瓷电容器
介质:钛酸钡
电极:Ni
《附带引线》
钽固体电解电容器
《表面安装》
介质
(Ta2O5)
钽
MnO2
石墨
银膏
焊膏
Lx
La
Da
Ca
Ra
击穿电压(V)
500
电容器分类 击穿电压比较 额定10V
400
300
200
100
0
多层陶瓷电容器
钽电解电容器
正方向
反方向
10uF
212F475
4.7uF
316F106
10uF
212BJ105 316BJ225
1uF
2.2uF
各种类型电容器的比较
各种类型电容器的比较
○频率的特性
100
10
1
0.1
0.01
]
Ω
[
R
S
E
・
ス
ン
ダ
抗
ー
阻
ピ
ン
イ
0.001
1
Ta 47μF ESR
Ta 47μF Z
NEO 47μF ESR
NEO 47μF Z
SPCAP 47μF ESR
MLCC47μF ESR
SPCAP 47μF Z
MLCC47μF Z
JM432BJ476MM ESR
JM432BJ476MM Z
SDK47μF ESR
SDK47μF Z
ESR随电容器种类的不同而变动
铝>钽>机能性Ta>机能性Al>多层
ESR越低高频率时的阻抗将越低
铝>钽>机能性Ta>机性能Al>多层
10
100
1000
10000
100000
周波数 [kHz]
频率
多层电容器具有非常良好的阻抗和ESR频率特性
显著的优点
各种电容器的特性比较
各种电容器的特性比较
○波动电流的特性
○各种电容器的波动电流特性
热
通过电阻时将产生热量
电容器
波动电流
热
)
)
e
e
e
e
r
r
g
g
e
e
d
d
(
(
e
e
s
s
i
i
r
r
e
e
r
r
u
u
t
t
a
a
r
r
e
e
p
p
m
m
e
e
T
T
100
100
リップル電流対部品温度上昇の比較
リップル電流対部品温度上昇の比較
Temperature rise characteristic due to ripple current
Temperature rise characteristic due to ripple current
MLCC47uF
MLCC47uF
積層コン47μF
積層コン47μF
Tant.Cap47uF
Tant.Cap47uF
タンタル47μF
タンタル47μF
POSCAP100uF
POSCAP100uF
POSCAP100μF
POSCAP100μF
10
10
1
1
0.1
0.1
0
0
0.5
0.5
1
1
1.5
1.5
2
2
2.5
2.5
リップル電流(Arms)
リップル電流(Arms)
Ripple current(Arms)
Ripple current(Arms)
3
3
3.5
3.5
4
4
ESR
ESL 容量
波动电流(交流电流)通过
电容器时产生热量
(直流电流几乎通不过)
热量将缩短电容器的寿命
在相同的热量下,多层电容器的ESR较低
能够较多地通过波动电流
多层电容器在发热温度10℃以内使用(太阳推荐)
多层电容器没有规定允许波动电流
电解电容器在发热温度5℃以内使用(样本上规定)
电解电容器的允许波动电流由各厂家规定