电容
- 电源输入电容
- 铝电解电容
- 钽电解电容和铌电解电容
- 3薄膜电容
- 4.陶瓷电容
- 瓷片电容
- 安规电容
- 独石电容(MLCC)
- 11.温度对MLCC的影响有哪些
- 直流偏压特性
- 去耦电容的由来
- 纸质电容
- 微调电容
- 玻璃釉电容
电容的产量占全球电子元器件产品的40%以上。电子工程师需要掌握各种电容的基本原理制造工艺、特性参数,规格标志方法,选型方法,可靠性等。
大多数硬件工程师经常接触的电容是陶瓷电容、铝电解电容,钽电解电容,这是因为大部分电路设计的场景是以MCU、CPU为核心的数字电路,以及外围的时钟和电源电路,而上述3种电容正好能够满足数字电路的这几个场景
电源输入电容
铝电解电容容量容易做大,耐压容易做高,因此电源的输入电容会选择铝电解电容,输出电容会选择铝电解电容和坦电解电容。
铝电解电容的电容量为0.47uF-10000uF,额定电压为6.3-450V,铝电解电容的主要特点是容量大,损耗大,漏电流大,耐压比较高。在大容量的陶瓷电容能够被制造出来之前,开关电源的输入电容和输出电容会使用铝电解电容,在对期望ESR比较小的场景中会选择坦电解电容
但是,铝电解电容有一个致命的点,即电解液会干涸,寿命比较短,且ESR比较大。坦电解电容的失效模式比较危险,即会爆炸,可能引起燃烧,目前,随着MLCC的工艺优化持续发展,在一些小电流低电压的开关电源的输入,输出端会选择MLCC代替铝电解电容和坦电解电容。同时,由于MLCC具有低ESR,因此其作为电源输出滤波时效果相对较好,对纹波电压(Ripple Voltage)的抑制比较有效,电容ESR特性曲线如图24.3所示
一般来说,开关电源的输出端电容一般在100uF以上,使用MLCC封装会进一步变大,更容易应力失效。并且MLCC的温度稳定性差,电容值会随着直流电压的增大而减小,所以,开关电源输出电容一般不推荐选用MLCC,另外,输出端电容的电容值很可能需要数百甚至数千微法拉,如果使用MLCC,则往往会由于其单体容量有限,达不到滤波效果。所以,在大电流开关电源的输出电容应用场景仍然大量使用铝电解电容和钽电解电容
自前大量的固体钽电容、固体铝电容逐步替代铝电解电容和坦电解电容,固体铝电容和固体钽电容相比铝电解电容寿命长,更可靠:相比MnO2钽电解电容来说,没有危险的失效模式,且更不容易失效。
固体钽电容和固体铝电容相对MLCC来说,直流偏压特性更稳定,温度特性更稳定,图24.4所示是松下高分子聚合物固体电容与MLCC的直流偏压特性和温度特性对比。目前一些利润比较高的行业已经逐步大量使用固体铝电解电容。高分子聚合物电容相对来说价格更昂费一些,在对成本非常敏感的场景仍然不能被大规模应用。
固体电容的耐压和容量还需要进一步提升,所以固体电容还在发展过程中。
由于固体电容一般选用高分子聚合物作为电容的阴极,因此它也被称为Polymer电容或高分子聚合物电容
固体电容也弱点,如固体钽电容比MnO2钽电容在热稳定性上稍差。MnO2钽电容不存在老化
寿命的问题:而固体钽电容的退化机理主要是高分子有机体在高温下会分解导致电导率下降,相当于
半永久失效,固体钽电容在潮敏性能上不如MnO2钽电容,主要原因是阴极材料高分子聚合物在特定
温度下会与水和氧起作用而分解,导致容量,ESR等特性下降其至失效,因此,固体钽电容会特别要
求回流焊温度条件下不能有潮气侵人。
以上说的”去耦”“开关电源的输人电容”“开关电源的输出电容”等儿种场景本质都是电源滤波
滤波场景对于电容的温度稳定性,精度要求都不是很高
在上述几种常用于电源滤波的电容中,MLCC并不是只能应用于去耦电容或电源滤波,还可以用
于振荡器,谐振器的槽路电容,以及高频电路中的耦合电容,槽路电容和精合电容由于需要更高的精
度和稳定性,这时X7R,X5R普通特性的陶瓷电容已经不能满足要求,因此需要温度特性更好的陶瓷
电容,带温度补偿的NP0电容适合作为振荡器,谐振器的槽路电容,以及高频电路中的耦合电容
但是,模拟电路除电源滤波,储能,去耦等场景外,还有一个比较重要的应用就是信号滤波。交流
耦合的本质就是一种信号滤波,如图2.45所示
RC、LC滤波时,C值的精度和稳定度显得尤为重要,由图2.4.5(b)和(c)可知,电容容值会影响幅
频特性和相频特性。例如,在滤波器的应用场景,为了获取良好的幅频特性,即不同频点的增益明确、
稳定,可控,所以组成滤波器的电容容值就需要精确稳定,同时,还有一些需要相频特性的场景。例
如,在一些多通道信号的设备(相控阵雷达、声呐系统等)中需要保证各个通道的信号相位一致性和稳
定度,为了获取不同频点的相位变化的一致性,需要使用更稳定精确的电容容值,这时,无极性钽电
容,聚苯乙烯电容,高稳定性的陶瓷电容,云母电容就有了其特有的需求场景
(一)按结构分类
按结构分类,可将电容大致分为固定电容,可变电容和微调电容
(二)按用途分类
按用途分类,可将电容大致分为旁路电容,滤波电容,调谐电容、耦合电容,去耦电容和储能电容等
(1)旁路电容。旁路电容的作用是将系统中的高频噪声旁路到GND,一般是在电源引脚和GND
之间并联一些容值较小的(典型值为0.1uF)电容,从而避免噪声进入器件的供电引脚。所以,旁路电容的功能是针对外部的高频干扰或噪声,提供一个泄放到GND的路径,避免这些高频分量进入芯片
(2)滤波电容,从理论上来说(假设电容为纯电容),电容越大,阻抗越小,通过的频率也越高,但实际上,超过1uF的电容大多为电解电容,有很大的电感成分,所以阻抗不会随着频率的升高而一直减小,到高频端时会因为电感成分而增大有时会看到一个电容量较大的电解电容并联了一个小电容,这时大电容滤低频,小电容滤高频电容,滤波其实是把电容作为精密器件使用。
(3)调谐电容,在含有电容和电感的电路中,如果电容和电感串联,则可能出现在某个很小的时间段内:电容的电压逐新增大,电流却连渐减小:与此同时,电感的电流逐渐增大,电压却逐渐减小而在另一个很小的时间段内:电容的电压逐渐减小,电流却逐渐增大:与此同时,电感的电流逐渐减小,电压却连渐增大,电压的增大可以达到一个正的最大值,电压的减小也可以达到一个负的最大值。同样地,电流的方向在这个过程中也会发生正负方向的变化,这种现象称为电路发生电的振荡。调谐就是调节一个振荡电路的频率,使其与另一个正在发生振荡的电路(或电磁波)发生谐振。
(4)耦合电容。耦合电容的作用是限止直流通过而允许交流通过,本质是电容与其后面的负载形成滤波器,滤除了低频信号,保留了高频信号,形成一个高通滤波器。由于直流就是频率为0Hz的信号.因此阻直流,耦合交流是同时发生的耦合电容作为两个电路之间的连接,允许交流信号通过并传输到下一级电路,当交流信号到达电容某一端的引脚时,该引脚接的电路的电压逐浙增大,电容内部开始积聚电荷:待该引脚所接的电路的电压减小时,电容再将积聚的电荷返回电路中。整个过程就是电容阻直流,通交流的过程
(5)去耦电容,去耦电容的作用是防止器件工作时对外干扰。去耦电容通过减小器件驱动电流的变化率来
降低器件之间的耦合干扰,避免器件在工作过程中由于其负载电流突变造成电源上产生的高频分量耦合到其他器件,产生干扰。
当芯片的数字信号输出发生01跳变时,输出引脚作为驱动电路要把其负载的电容充电,放电,才能完成信号的跳变,在上升沿比较陡时,电流比较大,这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流,由于电路中的电感会加剧该电流,这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声,会影响前级的正常工作,这就是耦合。
电容可以防止这种噪声向外传播,所以一般会在靠近器件的电源引脚处放置一些电容,这些电容可以解除、去掉器件电源引脚对外释放的噪声,所以称为去耦电容
旁路电容是把输入器件的信号中的干扰作为滤除对象;而去耦电容是把器件输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源,这是两者的本质区别
(6)储能电容。储能电容通过整流器收集电荷,并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端,电压额定值为40-450VDC.电容值在220uF-150000uF的铝电解电容较为常用。根据不同的电源要求,器件有时会采用中联,并联或两者组合的形式,对于功率级超过10kW的电源,通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容。一般超级电容也用于储能。
(三)按介质材料分类
按介质材料分类,可将电容大致分为气体介质电容,固体介质电容,液体介质电容,复合介质电容和电解电容等
(1)气体介质电容。气体介质电容是一种由两个接近并相互不接触的导体制成的电极组成的储
存电荷和电能的器件。气体介质电容与其他种类电容的结构类似,都是利用两个导体的面积和导体
间距来调节电容的大小,只不过导体中间的介质是气体
气体介质电容总体上使用非常少,使用相对较多的是空气介质可变电容。由于空气的介电常数
比较小,因此空气介质可变电容能够实现的电容值也比较小,可变电容量为100~1500pF,其最重要
的用途是用于射频领域,如共振频率调谐收音机、精密电容表,射频匹配网络,磁共振成像(Magnetic
Resonance Imaging,MRI)设备
(2)固体介质电容。固体介质电容包括无机介质电容和有机介质电容
①无机介质电容。无机介质电容包括云母电容,陶瓷电容和玻璃釉电容。在CPU中会经常看到
陶瓷电容,陶瓷电容的综合性能很好,可以应用到吉赫兹级别的超高频器件上,如CPU,
GPU(Graphics Processing Unit,图形处理器)
②有机介质电容。例如,薄膜电容,电容经常用在音箱上,其特性是比较精密,耐高温高压
(3)液体介质电容,液体介质电容由芯子,外壳和引出电极组成,为了增加使用寿命,避免氧化
蚀,可通过填充绝缘液体来防止芯子与外部空气水分接触。
(4)复合介质电容,复合介质电容一般采用纸膜复合介质,以铝箔为电极卷绕而成,然后放入塑
料.瓷管或金属外壳内封装,而小型复合介质电容多采用树脂浸涂包封,有的复合介质电容采用聚
酯/聚丙烯材料制成,采用金属化复合膜介质的电容称为金属化复合介质电容
(5)电解电容。常见的电解电容有钽电解电容、铝电解电容和铌电解电容,电解电容的内部有储
存电荷的电解质材料,分正,负极性,类似于电池,不可接反,正极为粘有氧化膜的金属基板,负极通
过金属基板与电解质(固体和非固体)相连接
无极性(双极性)电解电容采用双氧化膜结构,类似于两个具有极性的电解电容将两个负极相连
接,其两个电极分别与两个金属基板(均粘有氧化膜)相连,两组氧化膜中间为电解质
有极性电解电容通常在电源电路或中频,低频电路中起电源滤波、去耦,信号耦合及时间常数设
定、阻直流等作用。无极性电解电容通常用于音响分频器电路、电视机S校正电路及单相电动机的起
动电路
(四)按极性分类
按极性分类,可将电容分为有极性电容和无极性电容
(1)有极性电容,有极性电容大多采用电解质作为介质材料
(2)无极性电容,无极性电容介质材料大多采用金属氧化膜、涤纶等,介质材料的可逆或不可逆性决定了有极性电容和无极性电容的使用环境
(五)特殊的电容——超级电容
超级电容具有非常高的能量密度,除NiOx型外.其他类型多处于研究阶段,还没有实现产业化生产。
6各种电容关键参数及应用场景有什么不同?
铝电解电容
铝电解电容用浸有糊状电解质的吸水纸夹在两条铝箔中间卷绕面成.其用薄的氧化膜作介质因为氧化膜具有单向导电性,所以铝电解电容具有极性。铝电解电容的容量大,能耐受大的脉动电流,容量误差大,漏电流大,普通的铝电解电容不适于在高频和低温下应用,不宜使用在25KHz以上频率,常用于低频旁路,信号耦合,电源滤波
电容量:0.47μF-10000μF
额定电压:6.3-450V
主要特点:体积小,容量大,损耗大,漏电流大
应用:储能、电源滤波,低频合、旁路等
钽电解电容和铌电解电容
钽电解电容(CA)和铌电解电容(CN)用钽或铌金属作正极,电解质使用固体MnO2。钽电解电容和铌电解电容的温度特性,频率特性和可靠性均优于普通电解电容,特别是漏电流小,储存性良好,寿命长,容量误差小,而且体积小,单位体积下能得到最大的电容电压乘积。其对脉动电流的耐受能力差,若损坏则易呈短路状态。
电容量:0.1μF~1000μF。
额定电压:6.3~125V
主要特点:损耗,漏电流小于铝电解电容
应用:在要求高的电路中代铝电解电容
3薄膜电容
薄膜电容的结构与纸质电容相似,但其用聚酯,聚苯乙烯等低损耗材料作为电介质,薄膜电容的频率特性好,介电损耗小,不能实现很大的电容量,耐热能力差,主要用于滤波器,积分,振荡,定时电路等。
(1)聚酯(涤纶)电容(CL)。
电容量:40pF~4pF
额定电压:63-630V
主要特点:体积小,容量大,耐热耐湿,稳定性差。
应用:对稳定性和损耗要求不高的低频电路
(2)聚苯乙烯电容(CB)
电容量:10pF-1pF
领定电压:100V~30kV
主要特点:稳定性好,损耗小,体积较大
应用:对稳定性和损耗要求较高的电路
(3)聚丙烯电容(CBB)。
电容量:1000pF-10pF
额定电压:63~2000V
主要特点:性能与聚苯乙烯电容相似,但体积小,稳定性略差。
应用:代替大部分聚苯乙烯电容或云母电容,用于要求较高的电路。
4.陶瓷电容
陶瓷电容按结构的不同可分为单层陶瓷电容(瓷片电容)和独石电容。区别是:独石电容是由多层介质和多对电极构成的:而瓷片电容一般是由一层介质和一对电极构成的。
独石电容和瓷片电容的外观区别是:独石电容由陶瓷贴片电容焊引线后烧结面成,一般是方形;而瓷片电容是片状,大多是圆片形状。
从容量和耐压上看,独石电容和瓷片电容的区别是:同体积下,独石电容的电容量远远大于瓷片电容的电容量,而瓷片电容的耐压高于独石电容的耐压
瓷片电容
瓷片电容以陶瓷为介质,在陶瓷表面涂覆一层金属薄膜,经过高温烧结后形成电板。由于瓷片电容电极的面积比较小,因此其容量比MLCC要小(小于0.1pF)其主要优点是耐高压,耐压值可以达千伏,适合作高压电容。瓷片电容通常用作安规电容,可以耐250V交流电压瓷片电容通常用在高稳定振荡回路中,作为回路,旁路电容。
瓷片电容分为高频瓷片电容和低频瓷片电容。
高频瓷片电容体积小,稳定性高,高频待性好,损耗小,绝缘强度高,结构简单,可以做成不同温度特性的电容,主要用于电子设备中的高频电路和高频高压电路,
低频瓷片电容体积小,容量大,单稳定性差,损耗角较大,主要用于低频旁路,隔直及滤波电路
安规电容
在设计一次电源[AC/DC(交流/直流)时,需要使用安规电容。安规电容的需求是内阻小,耐压高,安规电容是行业对抑制电源电磁干扰用固定电容的俗称,因为该类电容符合安全规范且通过了安全规范测试认证,同时其本体印刷有多个国家的安全认证LOGO标志,故而称为安规电容。此类电容在实际应用中的“安规“表现在:即使电容失效也不会导致电击,不危及人身安全:此外,它采用阻燃材料制造,最多导致爆炸(只是炸裂,没有火产生,只产生气体),开路,不会导致火灾发生。聚酯薄膜类电容就符合这种场景的需求。
通常,安规电容多选用纹波电流(Ripple Current)比较大的聚酯薄膜类电容。这种类型的电容体积较大,但其允许瞬间充放电的电流也很大,其内阻相应较小。
普通电容纹波电流的指标很低,动态内阻较大,用普通电容代替安规电容,除电容耐压无法满足标准外,纹波电流指标也难以满足要求在时钟或射频信号中,还需要振荡器,谐振器等,不但要求电容值稳定精准,还要求更好的Q值(品质因数).因此会选择一些瓷片电容(Ceramic Disc Capacitor)。大多数应用不一定要考虑Q值,一般普通电容可能已经非常适合应用,然面,需要注意的是.Q值是与频率相关应用中重要的电容参
数之一,特别是高频应用.如射频电路。高频应用时,一般选择Q值较大,ESR较小,损耗因数(Dissipation
Factor,DF)较小的电容。一般Q值较小的电容用在高频电路时响应能力比较差,甚至对信号衰减严
重。这种场景下,一般会选择稳定性好的高Q值瓷片电容。
在电路设计过程中,由于不同的应用场景,因此需要不同容值,耐压、精度,温度稳定度,电压稳定度、Q值、ESR、ESL等参数的电容,而一种工艺和材料的电容很难满足电路设计的各种场景,所以各种电容不断行生出来,但是,由于数字电路的发展迅猛,而模拟电路市场相对萎缩,因此很多电容种类已经不为硬件工程师所知,虽然电容的应用领域没有那么广,但是很多电容仍然存在市场需求,也
正是由于存在不同的应用场景和使用需求才有了这么多的电容种类。
独石电容(MLCC)
独石电容分为直插独石电容(引线型多层陶瓷电容)(MLCC)和MLCC(贴片电容)。引线型多层陶瓷电容与MLCC两者原理相同,只是封装有差异,MLCC是目前世界上使用量最大的电容,其具有标准化封装,尺寸小,适用于高密度贴片场景。
特点:体积小,容量大,机械强度高,耐湿性好,内感小,高频特性好、可靠性高等一系列优点。
电容量:0.5pF-100uF
耐压:2倍额定电压
应用:电子精密仪器及各种小型电子设备中的谐振,耦合,滤波,旁路电路。
MLCC(贴片电容)
Ⅰ类电容(低电容率系列)和Ⅱ类电容(高电容率系列)根据温度特性还可以进一步细分,温度特性由EIA(美国电子工业协会)规格与JIS(日本工业标准)规格等制定,MLCC用分类如表所示
Ⅰ类电容的长处是由温度引起的容量变化小,短处是因电容率低不能具有太大容量,常用于温度补偿,高频电路和滤波器电路等:
Ⅱ类电容的长处是因电容率高能够具有大容量,短处是由温度引起的容量变化大,因此Ⅱ类电容常用于平滑电路,耦合电路和去耦电路等
NPO(Negative Positive Zero)是美国军用标准(MIL)中的说法,其实应该是NP0(数字),NPO的名称表示其电容值不随正负温度变化面出现电容值漂移,是一种温度特性极好的电容。C0G是美国电子工业协会(EIA)的命名,EIA采用“字母+数字+字母“这种代码形式来表示Ⅰ类陶瓷温度系数。C0G是NP0Ⅰ类陶瓷电容中温度稳定性最好的一种,温度特性近似为0,满足“负-正零“(NP0)的含义。
11.温度对MLCC的影响有哪些
Ⅱ类电容包括X7R、Z5U、Y5V等,主材均是BaTiO3,只是添加的费金属不同,X7R电容的温度特性次于NP0,属稳定电容材料类型,当温度在-55-+125C时,其容量变化为15%(需要注意的是,此时电容的容量变化是非线性的).使用在隔直、耦合、旁路,滤波电路及可靠性要求较高的中高额电路中。
Z5U电容称为通用陶瓷单片电容,这里需要注意的是,Z5U电容的使用温度范围为10-85℃,容
量变化为-56%~22%,介质损耗最大为4%。Z5U电容有最大的电容量,但它的电容量受环境和工
作条件影响较大:其老化率也最大.可达每10年下降5%。尽管Z5U电容的电容量不稳定,但由于它
其有小体积、ESL和ESR小,良好的频率响应等特点,因此ZSU电容仍具有广泛的应用范围,尤其是在
去耦电路中的应用
Y5V电容是一种有一定温度限制的通用电容,其介质损耗最大为5%,Y5V电容的温度稳定性
差,在-30-+85℃范围内其容量变化可达-82%-+22%。温度变化会造成容值大幅变化.设计时一定
要考虑到Y5V电容会逐渐被温度待性好的X7R,X5R电容所取代
NPO.X7R,Z5U,Y5V电容的温度特性,可靠性依次递减,相应的成本也依次降低,在选型时,如果对工作温度和温度系数要求很低,则可以考虑用Y5V电容。但是,一般情况下要用X7R电容,要求更高时必须选择NPO电容。一般情况下,MLCC都设计成使X7R.Y5V材质的电容在常温附近的容量最大,容量相对温度的变化轨迹是开口向下的抛物线,随着温度上升或下降,其容量都会下降
直流偏压特性
11.温度对MLCC的影响有哪些
Ⅱ类电容包括X7R.Z5U.Y5V等,主材均是BaTiO3,只是填充介质不同。
在相同的体积下,不同填充介质所组成的电容的容量就不同,随之带来的电容的介质损耗,容量稳定性等也就不同。
Ⅱ类陶瓷电容的容量稳定性较差,即X7R的工作温度范围为-55-+125℃.X5R的工作温度范围为-55-+85℃,Y5U.Y5V的工作温度范围为-30-85℃.但是容量相对较大,目前技术最大可达6.3V-100uF/25V-47μF的水平
X7R电容的温度特
性次于NP0,属稳定电容材料类型,当温度在-55-+125C时,其容量变化为15%(需要注意的是,此时
电容的容量变化是非线性的).使用在隔直、鹏合、旁路,滤波电路及可靠性要求较高的中高额电路中
图2.11.1所示是1206封装,25V耐压.0.22pF的X7R电容的温度特性曲线,在-55-+125C的规格温
度范围内,电容的最小值为0.204uF.最大值为0.224pF.误差相对NP0大了一个数量级,但是其温度
特性表现还是非常不错的。
Z5U电容称为通用陶瓷单片电容,这里需要注意的是,Z5U电容的使用温度范围为10-85℃,容
量变化为-56%~22%,介质损耗最大为4%。Z5U电容有最大的电容量,但它的电容量受环境和工
作条件影响较大:其老化率也最大.可达每10年下降5%。尽管Z5U电容的电容量不稳定,但由于它
其有小体积、ESL和ESR小,良好的频率响应等特点,因此ZSU电容仍具有广泛的应用范围,尤其是在
去耦电路中的应用
Y5V电容是一种有一定温度限制的通用电容,其介质损耗最大为5%,Y5V电容的温度稳定性
差,在-30-+85℃范围内其容量变化可达-82%-+22%。温度变化会造成容值大幅变化.设计时一定
要考虑到Y5V电容会逐渐被温度待性好的X7R,X5R电容所取代
NPO.X7R,Z5U,Y5V电容的温度特性,可靠性依次递减,相应的成本也依次降低,在选型时,如
果对工作温度和温度系数要求很低,则可以考虑用Y5V电容。但是,一般情况下要用X7R电容,要求
更高时必须选择NPO电容。一般情况下,MLCC都设计成使X7R.Y5V材质的电容在常温附近的容量
最大,容量相对温度的变化轨迹是开口向下的抛物线,随着温度上升或下降,其容量都会下降
如何对MLCC的偏压特性进行测量
1.可以用阻抗分析仪测(仪器价格贵)
2.可以自制一个电路测量
3.建议直接查看datasheet
去耦电容的由来
去耦电容是防止自身器件对外围电路造成影响。
原因: 数字电路的芯片主要是一些I/O引脚,其工作原理如图所示,开关Q的不同位置代表输出0和1两种状态假定由于电路状态转换,开关Q接通RL低电平,负载电容对地放电,随着负载电容电压减小,它积累的电荷流向地,在接地回路上形成一个大的电流浪涌。
随着放电电流建立然后衰减,这一电流变化作用于接地引脚的电感LG,这样在芯片外的电路板”地“与芯片内的地之间会形成一定的电压差,即VG同样地,对于电源端,每次信号翻转都会引入电压差。
当很多I/O同时翻转时,该电压差就会叠加在一起,引起电源电压波动。此时去耦电容可以防止这种噪声向外传播。
MLCC做去耦电容的原因
正是由于这种电源平面上的滤波对频率没有具体精确的要求,因此去耦电容一般对电容的精度没有特别严格的要水,井且由于去耦需要滤除的电源噪声范围相对比较宽,因此并不是由一个或一种电容去实现非常宽范围的滤波。所以,在去耦场景中,需要的电容的特征如下
(1)去耦电容容值为0.1nF~10uF,且精度要求不高的电容。
(2)数字芯片用量比较大,因此需要一种成本比较低,相同容量情况下体积比较小的电容。
(3)电源系统的去耦设计的一个原则,在考虑频率范围内,使整个电源分配系统的阻抗最小。需要一种ESR和ESL比较小的电容
纸质电容
纸质电容一般是用两条铝箔作为电极,中间以厚度为0.008~0.012mm的电容纸隔开重叠卷绕而成,其制造工艺简单,价格低廉,能得到较大的电容量
纸质电容一般用在低频电路中,通常不能在高于4MHz以上的频率上运用,油浸纸质电容的耐压比普通纸质电容高,稳定性也好,适用于高压电路。
微调电容
微调电容的电容量可在某一小范围内调整,并可在调整后固定于某个电容值,瓷介微调电容的Q值大,体积也小,通常可分为圆管式和圆片式两种。云母和聚苯乙烯介质的微调电容通常采用弹簧式,结构简单,但稳定性较差,线绕瓷介微调电容是通过外电极来变动电容量的,故容量只能变小,不适合在要反复调试的场合使用
(1)薄膜介质微调电容。
电容量:1pF~29pF
主要特点:损耗较大,体积小
应用:在收录机、电子仪器等电路中作电路补偿
(2)陶瓷介质微调电容。
电容量:0.3pF-22pF。
主要特点:损耗较小,体积较小
应用:精密调谐的高频振荡回路。
玻璃釉电容
玻璃袖电容(CI)能耐受各种气候环境,一般可在200℃或更高温度下工作,额定工作电压可达500V,损耗因数小。
电容量:10pF-0.1pF
额定电压:63~400V
主要特点:稳定性较好,损耗小,耐高温。
应用:脉冲,耦合、旁路等电路