《如何理解电容器》课件.pptVIP

*************************************第五部分：电容器的选择与使用选择依据选择合适的电容器需要综合考虑多种因素，包括电容量、电压、频率特性、温度特性、尺寸、成本和可靠性等。根据应用场景的特定要求权衡各种参数，找到最佳平衡点。例如，电源滤波和去耦应用可能优先考虑ESR和纹波电流能力，而精密模拟电路可能更注重精度和稳定性。安装与使用正确安装和使用电容器对于确保其性能和可靠性至关重要。这包括遵守极性要求、避免过压和过温、考虑PCB布局影响、注意安装方向和机械应力等。特别是在高频应用中，引线长度和布局会显著影响电容器的实际性能，甚至可能完全改变其行为。故障诊断了解电容器常见的故障模式和诊断方法，有助于提高系统的可靠性和可维护性。不同类型电容器有不同的故障特征和检测方法。电容器故障可能表现为容值变化、漏电流增加、ESR上升或完全失效(开路或短路)。及时识别和更换故障电容器可避免更严重的系统问题。选择电容器的主要参数电容量与公差电容量是最基本的参数，根据应用需求选择。电容器的实际电容量会在标称值附近波动，这种波动范围称为公差。精密应用需要选择较小公差的电容器，如±1%或±2%；一般应用可接受±5%、±10%或更宽的公差。精密电容器成本通常更高。额定电压电容器的额定电压必须高于电路中可能出现的最大电压。为确保可靠性，通常应用降额原则，如电解电容器实际工作电压不超过额定电压的70%。高压应用需特别关注电压降额。部分电容器(如MLCC)的实际电容值会随施加电压变化，选择时需考虑此特性。温度范围电容器必须在整个预期工作温度范围内保持稳定性能。消费电子产品通常使用商业级电容器(0°C至70°C)；工业设备可能需要工业级(-40°C至85°C)；汽车和户外设备可能需要更宽温度范围的电容器。除了工作温度范围，还需关注电容器在温度变化下的参数变化率。电容器的极性问题1有极性电容器的识别有极性电容器通常在外壳上标有清晰的极性标记。铝电解电容器通常在负极一侧有一排-符号或彩色条纹；径向引线电容器的正极引线通常较长；贴片电解电容器通常在一端有彩色标记表示正极或负极。在电路图中，有极性电容器符号的一侧有+号或弧形表示负极。2极性接反的危害有极性电容器接反可能导致严重后果。电解电容器反接时，阳极氧化膜将被破坏，电解液可能迅速加热和气化，导致压力增加。轻微情况下会导致电容器性能下降和寿命缩短；严重情况下可能引起电容器爆裂、起火或爆炸。一些现代电解电容器设计有安全阀，在压力过高时释放气体防止爆炸。3双向电路中的处理方法对于需要处理交流信号或双向电压的电路，不能使用单个有极性电容器。可以采用的解决方案包括：使用无极性电容器(如陶瓷或薄膜电容器)；将两个相同的有极性电容器背对背串联，正极连接在一起或负极连接在一起；使用专门设计的双极性电解电容器(BP类型)。电容器的并联使用并联原理并联连接的电容器共享相同的电压，总电容量等于各个电容器电容量之和：C_总=C?+C?+...+C?。并联连接是增加总电容量的简单方法，常用于需要大电容值或增强电流能力的场合。并联电容器的电压额定值不变，仍等于单个电容器中的最低值。并联的优势并联使用多个电容器不仅可以获得更大的总电容量，还有其他优势：降低总的等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)；增强总的纹波电流能力；提供更宽的有效频率范围；增加系统的冗余性和可靠性；在物理空间有限时可以分散布置多个小型电容器。注意事项并联使用电容器时需要注意：电容器间的电流分配可能不均匀，特别是当电容器参数有差异时；并联使用不同类型电容器时，应考虑它们的频率特性、温度特性和老化特性差异；并联连接会增加总的漏电流；在高频应用中，连接导线和PCB走线的寄生电感会影响实际性能；有极性电容器并联时必须保持极性一致。电容器的串联使用串联原理电容器串联时总电容量减小1电压分配电压按电容量反比分配2等值电阻分压并联均衡电阻确保电压平均分配3安全裕度考虑参数偏差带来的电压不均4串联连接的电容器共享相同的电流，总电容量可通过公式1/C_总=1/C?+1/C?+...+1/C?计算。对于两个电容器串联，总电容量C_总=(C?×C?)/(C?+C?)，总是小于两者中的较小值。串联连接主要用于提高总的工作电压，串联后的最大工作电压等于各个电容器额定电压之和。电容器串联时面临的主要挑战是电压分配不均匀。理论上，电压按电容量的反比分配，但实际上，漏电流差异会导致长期电压分布偏离理想情况。为确保安全，通常在每个电容器两端并联均衡电阻，强制电压均匀分配。