我是小七，明天给大师分享的是电容选型指南，满满的干货，大师不要错过。

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很常见的一个场景就是，现在工程师手头的电路中有一个标称电容，必须将电容与IC大概有源组件一路利用。一般来说大大都 IC，例如： 555、微控制器 IC ，在 datasheet 中针对分歧的利用城市有一个保举的电容值。但很多时辰都是需要工程师判定，工程师自己去挑选一个合适的电容。

这篇文章就从2个方面来说一下怎样挑选电容？

• 电容根本常识详解-各类电容材料组成与利用特点
• 电容挑选需要留意什么？

电容根本常识详解-各类电容材料组成与利用特点

1、电解电容

当需要很是大的电容值，凡是利用电解电容。电解电容不是利用很是薄的金属膜层作为电极之一，而是利用凝胶或糊状物形式的半液体电解质溶液作为第二电极。

电解电容凡是有两种根基形式：铝电解电容和钽电解电容。

1.1 铝电解电容

铝电解电容图1

铝电解电容优点：最适适用于耦合、隔直和旁路电路，铝电解电容内利用的电解质有助于修复损坏的极板，还具有对箔板停止再阳极氧化的才能。最常用于电源的去耦目标，即削减到达电路的电压纹波。它们还普遍用于DC/DC 开关电压转换器。

铝电解电容弱点：与普通范例相比，不能承受高直流电流，轻易极化，它们的公役范围也很大，高达 20%。铝电解电容的典型电容值范围为 1uF 至 47,000uF。

1.2 钽电解电容

钽电解电容

钽电解电容优点：介电性能也比氧化铝好很多，具有更低的漏电流和更好的电容稳定性，使其适用于阻断、旁路、去耦、滤波和按时利用，额定工作电压要低很多。固态钽电容器凡是用于交换电压小于直流电压的电路中。

钽电解电容弱点：高度极化，具有灾难性的故障形式，能够由电压尖峰触发，甚至比额定电压略高。

2、陶瓷电容

陶瓷电容的结构很是简单。在两个金属盘之间放置一个薄陶瓷盘，这些端子焊接到金属盘上。一切都涂有绝缘庇护涂层。

陶瓷实物图

陶瓷电容结构图

MLCC 和陶瓷圆盘电容都进一步分为两个利用种别：I 类陶瓷电容和II 类陶瓷电容。

1.1 I 类陶瓷电容

切确度 (+/- 5%) 和温度抵偿，电容随温度的变化很是小。很是稳定和正确，用于频次控制利用，例如无线电利用的谐振电路。

1.2 II 类陶瓷电容

精度较低，但供给更高的体积密度（高达 µF 范围），是以适用于平滑或去耦利用。 此外，它们具有较大的电压系数，在最大 VDC 的一半处电容值下降 50% 是常见的。

X5R ：可在 -55C 至 85C 温度范围内运转，变化范围为 +/- 15%。

X7R ：可在 -55C 至 125C 温度范围内运转，变化范围为 +/- 15% Y5V ：可在 -30C 至 85C 温度范围内运转，变化范围为 +22/- 82%。

封装：0201、0402、0603、0805、1206 和 1812 封装最为常见。数字代表英制尺寸，0402 为 0.04 X 0.02 英寸，0603 为 0.06 X 0.03 英寸，依此类推。

3、纸电容

纸电容是电容的最简单形式。蜡纸连结在两个铝箔之间，即夹层。用蜡纸盖住铝箔。再次用另一张箔纸盖住这张蜡纸。现在，把它卷成一个圆柱体。在卷筒的两头放两个金属盖。全部组件被设备为封锁在一个外壳中。经过轧制，将大截面积的电容器组装在相当小的空间内。

纸电容结构图

纸电容利用： 由于其低漏电流、稳定性和高容量，它们凡是用于依靠低漏电流实现长连结时候的采样和连结电路。由于尺寸更小且具有持久稳定性，它们也用于电源滤波。

纸电容实物图

4、薄膜电容

薄膜电容是非极化的 ，这使得它们适用于交换信号。具有低等效串联电阻 (ESR) 和自感 (ESL)，用于A/D 转换器。 它们可以处置高峰值电流， 是以可以用作缓冲电容，以“缓冲”DC-DC 转换器中的感应反冲电压尖峰。

薄膜电容实物图

5、云母电容

云母电容是无极性的，具有低消耗、高稳定性和杰出的高频特征。首要用于功率射频电路，高频调谐电路，例如：滤波器和振动器，

云母电容每片的本钱能够比力低，逐步被陶瓷电容取代，以用于低功率利用。

在某些利用中，银云母电容还是必不成少的。例如，电路设想职员仍将云母电容器用于射频发射器等大功率利用。由于云母的高击穿电压，银云母仍然普遍利用的另一个利用是高压利用。

云母电容实物图

6、聚合物电容

由于其低 ESR，聚合物电容用于答应大纹波电流的利用中。这类利用的一个例子是开关直流-直流转换器，降压、升压和降压-升压转换器，它们使电容上的电压连结相对恒定，但会发生高纹波电流。在这类情况下，最好利用具有低 ESR 的电容器，以进步电源效力并进步过载和过热情况下的平安性。

固态聚合物电容可用于平滑从电源到敏感电路的电压，从而下降电源噪声。在此类利用中，只要工作电压充足低，它们便可以轻松替换标准电解电容。

还可用于电源旁路和信号去耦，以削减装备发生的信号噪声和电源噪声，否则这些噪声会转移到电源并能够影响毗连到该电源的其他装备。

聚合物电容凡是可以在计较机主板上找到，特别是更高质量的主板，例如办事器主板，它们在很洪流平上取代了湿电解电容。

聚酯电容实物图

7、可变电容

在可变电容中，电容可以反复并成心地以电子或机械方式改变。具体的以下图所示，可以改变电容。

可变电容溶量变化图（来历于收集）

可变电容首要限于交换电路，大大都利用需要高频、高功率和低消耗特征。常用于设备谐振频次 的 LC 电路。可变电容用于调谐收音机。它也被称为调谐电容器或调谐电容器或可变电抗，它还用于天线调谐器中的阻抗婚配。

可变电容实物图

电容选型需要留意参数

1、标称电容（C）

电容的标称值，电容的 C 是一切电容特征中最重要的。凡是皮法拉 (pF)、纳法拉 (nF) 或微法拉 (μF) 为单元丈量，并以数字、字母或彩色条带的形式标志在电容主体上。

电容的电容值会随着电路频次 (Hz) y 和情况温度的变化而变化。较小的陶瓷电容可以具有低至 1 皮法拉 (1pF) 的标称值，而较大的电解电容可以具有高达 1 法拉 (1F) 的标称电容值。

电容的挑选由电路设置决议，但在电容一侧读取的值能够纷歧定是实在际值。

标称电压值

2、工作电压

工作电压是另一个重要的电容特征，在其工作寿命时代可以施加到电容上而不会出现故障的最大直流或交换电压。凡是，印在电容本体侧面的工作电压是指其直流工作电压（WVDC）。

电容的直流和交换电压值凡是分歧，由于交换电压值指的是 rms 值，而不是 1.414 倍的最大值或峰值。此外，规定的直流工作电压在一定的温度范围内有用，凡是为 -30°C 至 +70°C。

任何跨越其工作电压的直流电压或过量的交换纹波电流都能够致使故障。是以，假如在风凉的情况中并在其额定电压内运转，电容器将具有更长的工作寿命。

常见的工作直流电压有 10V、16V、25V、35V、50V、63V、100V、160V、250V、400V 和 1000V，并印在电容的主体上。

3、精度-容差

与电阻一样，电容也有一个正负值，也就是精度-容差。对于凡是小于 100pF 的低值电容，以皮法 (±pF) 暗示，对于凡是高于 100pF 的较高值电容，以百分比 (±%)暗示。

容差值是答应现实电容与其标称值变化的水平，范围可以从 -20% 到 +80%。是以，具有 ±20% 容差的 100µF 电容器可以正当地从 80µF 变化到 120µF，而且仍连结在容差范围内。

电容的额定值是按照它们与额定标称电容相比与现实值的接近水平来肯定的，并带有用于指示实在际容差的彩色条带或字母。电容最多见的容差变化是 5% 或 10%，但一些塑料电容的额定值低至 ±1%。

4、漏电流

电容内部用于分隔导电板的电介质不是完善的绝缘体，当施加到电容时，由于极板上的电荷建立的强大电场的影响，会致使很是小的电流流过或“泄露”经过电介质。

这类在纳安 ( nA )范围内活动的小直流电流称为电容漏电流。泄露电流是电子物理穿过介电介质、围绕其边沿或穿过其引线的成果，假如电源电压被移除，随着时候的推移，这将使电容完全放电。

漏电流图

当泄露很是低时，例如在薄膜或箔型电容中，它凡是被称为“绝缘电阻”（R p ），而且可以暗示为与电容并联的高值电阻，如上图所示。当漏电流像电解液一样高时，它被称为“漏电流”，由于电子间接流过电解液。

电容漏电流是放大器耦合电路或电源电路中的一个重要参数，耦合和/或存储利用的最好挑选是聚四氟乙烯和其他塑料电容范例（聚丙烯、聚苯乙烯等），由于介电常数越低，绝缘电阻越高。

另一方面，电解型电容（钽和铝）能够具有很是高的电容，但由于其绝缘电阻差，它们也具有很是高的泄露电流（凡是约为 5-20 μA/μF），而且是以不合适存储或耦合利用。此外，铝电解液的漏电流会随着温度的升高而增加。

5、答应消耗

运转消耗能够是电路需要节能的一个重要身分（如电池供电的电路）。对于此类电路，应仔细挑选电容，斟酌其耗散因数（以百分比暗示的典型能量损失）、介电吸收、漏电流或绝缘电阻以及自感。必须将一切这些消耗降至最低，以进步电路的效力和电池寿命。

6、波纹电流、脉冲电压

电路必须针对脉动电压和最大纹波电流的能够性停止操纵。然后，应挑选具有适当纹波电流和工作电压额定值的电容。

7、频次相关性

很多电容的电容取决于频次，能够不适用于特定的频次范围，取决于电路，电容的频次依靠性应当被首要斟酌。

8、工作温度

由于介电特征的变化，电容四周的温度变化会影响电容值。假如空气或情况温度变热或变冷，电容的电容值能够会发生很大变化，从而影响电路的正确运转。大大都电容的一般工作范围是 -30 ℃ 到 +125 ℃，标称额定电压适用于不跨越 +70 ℃ 的工作温度，特别是塑料电容范例。

凡是对于电解电容，特别是铝电解电容，在高温下（跨越+85 ℃ 时，电解液中的液体味因蒸发而流失，电容的主体（特别是小尺寸）能够会因内部压力而变形而且间接泄露。此外，电解电容不能在低于-10 ℃ 的高温下利用，由于电解质会结冰。

9、温度系数

电容的温度系数是其电容在指定温度范围内的最大变化。电容的温度系数凡是线性暗示为每摄氏度的百万分之几 (PPM/ ℃)，或在特定温度范围内的百分比变化。一些电容是非线性的，它们的值会随着温度升高而增加，从而赋予它们一个以正 “P” 暗示的温度系数。

一些电容会随着温度升高而下降其值，从而为它们供给一个以负“N”暗示的温度系数。例如，“P100”是 +100 ppm/ ℃ 或“N200”，即 -200 ppm/ ℃等。

可是，有些电容不会改变它们的值并在一定的温度范围内连结恒定，这样的电容具有零温度系数或 “NPO” 。这些范例的电容（例如云母或聚酯）凡是称为 1 类电容。

大大都电容，特别是电解电容，在变热时会落空电容，但温度抵偿电容的可用范围最少为 P1000 到 N5000（+1000 ppm/ ℃到 -5000 ppm/ ℃）。也可以将具有正温度系数的电容器与具有负温度系数的电容串联或并联毗连，终极成果是两种相反的结果将在一定的温度范围内相互抵消。

温度系数电容的另一个有用利用是利用它们来消除温度对电路中其他组件（例如电感或电阻等）的影响。

10、极化和反向电压

电容极化凡是是指电解型电容，但主如果铝电解电容，就其电气毗连而言。大大都电解电容是有极性的，即毗连到电容端子的电压必须具有正确的极性，即正极对正极，负极对负极。

电容标志

如图所示，大大都电解电容的负极-ve端子在其一侧清楚地标有黑色条纹、带、箭头或 V 字形，以避免与直流电源的任何毛病毗连。

这里电解电容正负极性的区分可以参考李工的文章，我感觉总结得很到位：

电解电容怎样区分正负极性

一些较大的电解电容的金属罐或主体毗连到负极端子，但高压范例的金属罐绝缘，电极被引出以分手铲形或螺钉端子以确保平安。

此外，在电源平滑电路中利用铝电解电容时，应留意避免峰值直流电压和交换纹波电压之和成为“反向电压”。

11、等效串联电阻

电容的等效串联电阻或ESR是电容在高频下利用时的交换阻抗，包括电介质材料的电阻、端子引线的直流电阻、电介质毗连的直流电阻和电容极板电阻均在特定频次和温度下丈量。

ESR模子

在某些方面，ESR 与绝缘电阻相反，绝缘电阻表示为与电容并联的纯电阻（无容抗或感抗）。理想的电容只要电容，但 ESR 表示为与电容串联的纯电阻（小于 0.1Ω）（是以称为等效串联电阻），它取决于频次，使其成为“静态”量。

由于 ESR 界说了电容 “等效” 串联电阻的能量损失，是以它必须肯定电容的整体 I2R热损失，特别是在用于电源和开关电路时。

具有相对较高 ESR 的电容由于其较长的充电和放电RC时候常数，是以将电流从其极板传递到内部电路的才能较低。随着电解液变干，电解电容的 ESR 会随着时候的推移而增加。具有很是低 ESR 额定值的电容可供利用，而且最合适将电容用作滤波器。

最初一点，小电容（小于 0.01μF）的电容凡是不会对人体形成太大危险。但是，当它们的电容起头跨越 0.1μF 时，触摸电容引线能够会使人震动。

即使在没有电路电流活动的情况下，电容也可以以电压的形式存储电荷，从而为它们供给一种存储器。

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图片来历于小红书