【導(dǎo)讀】作為一種儲(chǔ)能和濾波元件，電容器用途十分廣泛。但是，與不同電路具有不同特點(diǎn)的電信號(hào)一樣，不同種類的電容器的性能特點(diǎn)也不同，如果電路信號(hào)特點(diǎn)和電容器的性能特點(diǎn)不匹配，即使是電容器本身質(zhì)量沒有問題，在使用時(shí)效果也不能達(dá)到使用要求。從電容器本身講，只有使用條件合適，電容器本身的性能優(yōu)勢(shì)才能得到發(fā)揮，從電路設(shè)計(jì)者的角度出發(fā)，只有選擇性能合適的元件才可能保證電路性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
在實(shí)際中，經(jīng)常出現(xiàn)這樣的問題，由于電路設(shè)計(jì)者不夠了解電子元件的性能特點(diǎn)，選用的元件類型不合適，從而導(dǎo)致電路電信號(hào)變化不能滿足設(shè)計(jì)要求。甚至由于選擇的電子元件性能與設(shè)計(jì)要求不匹配而出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問題。上述問題已經(jīng)屢見不鮮，而電容器提供者由于對(duì)電路信號(hào)特點(diǎn)了解不夠，對(duì)選型未提出重要的建議，最終導(dǎo)致使用中出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問題。
如何解決上述問題？
第一，電路設(shè)計(jì)者必須具有非常扎實(shí)的各類電子元件基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)不同類型的電子元件優(yōu)缺點(diǎn)有充分的了解。不能因?yàn)閷?duì)電路信號(hào)控制非常熟悉，就麻痹大意。
第二，生產(chǎn)商必須向電路設(shè)計(jì)者提供足夠的使用前技術(shù)服務(wù)。而且必須告知其產(chǎn)品的缺點(diǎn)及其避免方法，不能一味的吹噓自己產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)而對(duì)缺點(diǎn)一帶而過。
能夠把不同電路的電信號(hào)特點(diǎn)區(qū)分清楚的生產(chǎn)商很少，對(duì)可能出現(xiàn)的使用不當(dāng)沒能預(yù)先提出合理建議更為普遍。對(duì)于使用者，忽視對(duì)元件性能的足夠了解已經(jīng)成為很多電路設(shè)計(jì)故障率不能達(dá)到基本要求的首要原因。
由上圖可以看出不同種類的電容器可依據(jù)自身性能特點(diǎn)適用于不同類型的電路，這是電容器選型最基本、最簡(jiǎn)單的分類。更具體的電容器選型分類見下面的介紹：
1.根據(jù)使用頻率的高低選擇電容器種類
由于不同類型電容器的頻率性能差別很大，因此，如果電路的工作頻率非常高，超過MHZ，而且電路信號(hào)強(qiáng)度較弱時(shí)，疊層陶瓷電容器是最佳的選擇。盡管都是濾波和儲(chǔ)能充放電，在工作頻率一定時(shí)，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?yàn)槊糠N電容器都有自己合適的使用頻率范圍，所有的電容器都有隨工作或測(cè)試頻率的增加，而電容器容量逐漸降低，損耗逐漸增加的現(xiàn)象。如果電容器的基本容量和阻抗特性因?yàn)楣ぷ黝l率的過高或過低而發(fā)生很大變化，最后可能導(dǎo)致電路信號(hào)特點(diǎn)不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。如果工作頻率在中頻率段以下，對(duì)電容器在不同溫度下的參數(shù)值一致性要求較高時(shí)，選擇固體鉭電容器可能較合適。但是，對(duì)這些性能特點(diǎn)必須有所取舍，這點(diǎn)非常重要。
2. 根據(jù)環(huán)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也非常大。如果用戶使用的環(huán)境溫度變化幅度較大，例如，一年四季都在室外工作的電子設(shè)備，又或者在較短時(shí)間從低空到溫度極低的高空。此時(shí)，無論你的電容器是作為濾波或充放電，你都必須選擇在寬溫范圍內(nèi)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(huì)在不同環(huán)境溫度下呈現(xiàn)出不同的信號(hào)變化幅度，很有可能導(dǎo)致電路整體失效。如果某電容器的實(shí)際使用環(huán)境是在溫度變化非常小的環(huán)境下，則可以不必特別關(guān)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(qū)間里容量的變化率可以達(dá)到-3—+5%以內(nèi)。對(duì)于航空和宇航電路，電容器必須具有非常出色的溫度特性才可以達(dá)到使用要求。
下面將電容器的溫度特性從好到差依次排列：
鉭電容器≥NPO型陶瓷電容器≥固體鋁電容器≥液體鉭電容器≥云母電容器≥疊層陶瓷電容器（MLCC）≥液體鋁電容器。
如果你的電子整機(jī)工作環(huán)境溫度變化較大時(shí)，就必須考慮所選擇的電容器是否在各種極限溫度下電性能參數(shù)的變化范圍仍然可以滿足你的電信號(hào)變化幅值要求？
3.根據(jù)輸入功率和輸出功率大小選擇電容器
電容器常被使用在諸如藍(lán)牙耳機(jī)和手機(jī)這樣的電子設(shè)備中，同時(shí)，它也被常使用在各種大功率電源上作為整流器和瞬時(shí)備用電源上。用在電量非常小工作頻率非常高的手機(jī)類電子產(chǎn)品上時(shí)，即使是漏電流偏大、ESR較低，產(chǎn)品一般也很難出現(xiàn)質(zhì)量問題，除非電容器本身就有問題。用在輸入和輸出功率都較高的電路中時(shí)，例如電源濾波和放電電路，電容器不僅需要有更低的ESR，還必須具有非常低的漏導(dǎo)電流，否則會(huì)導(dǎo)致?lián)舸└怕试黾雍洼敵龅墓β什ㄐ尾荒軡M足要求。由于不同種類電容器的體積電容量不同，因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)輸出功率需求選擇足夠容量和耐壓的電容器。
由于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(shí)，必須考慮到該電容器的自身電阻導(dǎo)致的溫度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(shí)的溫度變化和耐壓變化是否符合電路安全性要求。
4.根據(jù)電路板體積和安裝面積要求來選擇電容器
用在高度集成化，高工作頻率的電路中時(shí)，片式化的能量密度較高的電容器是最佳選擇。實(shí)際上片式化不單提高了電容器的體積容量比，同時(shí)，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化，使得電容器的電感降低了很多。較低的ESL（等效串聯(lián)感抗）同時(shí)決定了該產(chǎn)品具有較低的ESR（等效串
聯(lián)電阻）。而這兩個(gè)參數(shù)是決定電容器頻率特性好壞的決定性參數(shù)。 因此，在此類電路中應(yīng)該盡可能不要使用引線又細(xì)又長(zhǎng)的電容器和其它器件。
在線路板安裝面積足夠時(shí)，盡量選擇規(guī)格相同而殼號(hào)大一號(hào)的產(chǎn)品。因?yàn)椋鼈儽M管基本電性能一樣，但可靠性不同，殼號(hào)大的產(chǎn)品可靠性一般高些。如果想要盡可能選擇體積更小的電容器，就必須具備一個(gè)基本的前提條件，即整機(jī)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(jī)的可靠性。
5.根據(jù)交流紋波大小來選擇電容器
用在濾波電路中時(shí)，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(dǎo)致的發(fā)熱沖擊。同時(shí)，還必須承受開關(guān)瞬間的直流高電壓大電流浪涌。此電路 必須選擇規(guī)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(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，同時(shí)，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如下：
MLCC≥卷饒式滌綸電容器≥片式氧化鈮電容器≥高分子片式鉭電容器≥高分子固體片式鋁電容器≥以二氧化錳為陰極的片式鉭電容器≥液體鋁電容器≥液體鉭電容器。
6.根據(jù)電壓高低來選擇電容器種類
用在電壓較高的電路中，一旦出現(xiàn)擊穿就可能產(chǎn)生很嚴(yán)重的后果，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(jù)電路可靠性要求來選擇電容器種類
如果某電路可以使用鉭電容器、氧化鈮電容器以及鋁電容器，那么，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(jù)電容器價(jià)格來選擇電容器種類
實(shí)際上，在銷售價(jià)格較低的民用一次性消費(fèi)品上也大量使用電容器。價(jià)格對(duì)利潤(rùn)影響較大的時(shí)候，安全性也更重要。絕對(duì)不能用犧牲安全性的方法來選擇可靠性不夠的電容器。因?yàn)閷?shí)際中，電容器的可靠性可以計(jì)算出來。實(shí)踐證明了過分考慮成本得到的結(jié)果往往都是事與愿違...
9.根據(jù)綜合因素來選擇電容類器種
當(dāng)電路信號(hào)特點(diǎn)非常復(fù)雜時(shí)，要合理地選擇電容器類型必須建立在您對(duì)各種電容器性能特點(diǎn)非常了解的基礎(chǔ)之上。由于電容器廠家實(shí)際具有的電容器知識(shí)更深，因此，用戶可以要求電容器廠家必須提供更為詳細(xì)的技術(shù)服務(wù)。甚至可以要求廠家提供的某類電容器必須通過某項(xiàng)特殊實(shí)驗(yàn)。此時(shí)的選型不可簡(jiǎn)單定論,，但供需雙方切實(shí)的技術(shù)交流非常必要其關(guān)鍵。
電容器是所有電子整機(jī)設(shè)備中最容易出現(xiàn)問題的電子元件，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在電源電路中，70%以上的故障與電容器有直接關(guān)聯(lián)。在高功率性設(shè)備中占的比例更高，根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)來看，至少50%以上的電路問題都與電容器類型或規(guī)格選擇不合適有直接關(guān)系。
實(shí)際上，合理的電容器選型可以避免許多質(zhì)量問題和電路信號(hào)問題的出現(xiàn)。有時(shí)，正確的選型甚至比合理的電路設(shè)計(jì)更重要，選型因此成為復(fù)雜電路系統(tǒng)制造工程中的重要一環(huán)，必須得到電容器生產(chǎn)廠家和電路設(shè)計(jì)者的共同重視，這一步驟對(duì)雙方都非常必要。
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