電容的作用:
1)旁路
旁路電容是為本地器件提供能量的儲(chǔ)能器件,它能使穩(wěn)壓器的輸出均勻化,降低負(fù)載需求。 就像小型可充電電池一樣,旁路電容能夠被充電,并向器件進(jìn)行放電。為盡量減少阻抗,旁路電容要盡量靠近負(fù)載器件的供電電源管腳和地管腳。 這能夠很好地防止輸入值過(guò)大而導(dǎo)致的地電位抬高和噪聲。地電位是地連接處在通過(guò)大電流毛刺時(shí)的電壓降。
2)去耦
去耦,又稱解耦。 從電路來(lái)說(shuō), 總是可以區(qū)分為驅(qū)動(dòng)的源和被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。如果負(fù)載電容比較大, 驅(qū)動(dòng)電路要把電容充電、放電, 才能完成信號(hào)的跳變,在上升沿比較陡峭的時(shí)候,電流比較大, 這樣驅(qū)動(dòng)的電流就會(huì)吸收很大的電源電流,由于電路中的電感,電阻(特別是芯片管腳上的電感,會(huì)產(chǎn)生反彈),這種電流相對(duì)于正常情況來(lái)說(shuō)實(shí)際上就是一種噪聲,會(huì)影響前級(jí)的正常工作,這就是所謂的“耦合”。
去耦電容就是起到一個(gè)“電池”的作用,滿足驅(qū)動(dòng)電路電流的變化,避免相互間的耦合干擾。
將旁路電容和去耦電容結(jié)合起來(lái)將更容易理解。旁路電容實(shí)際也是去耦合的,只是旁路電容一般是指高頻旁路,也就是給高頻的開關(guān)噪聲提高一條低阻抗泄防途徑。高頻旁路電容一般比較小,根據(jù)諧振頻率一般取0.1μF、0.01μF 等;而去耦合電容的容量一般較大,可能是10μF 或者更大,依據(jù)電路中分布參數(shù)、以及驅(qū)動(dòng)電流的變化大小來(lái)確定。旁路是把輸入信號(hào)中的干擾作為濾除對(duì)象,而去耦是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象,防止干擾信號(hào)返回電源。這應(yīng)該是他們的本質(zhì)區(qū)別。
3)濾波
從理論上(即假設(shè)電容為純電容)說(shuō),電容越大,阻抗越小,通過(guò)的頻率也越高。但實(shí)際上超過(guò)1μF 的電容大多為電解電容,有很大的電感成份,所以頻率高后反而阻抗會(huì)增大。有時(shí)會(huì)看到有一個(gè)電容量較大電解電容并聯(lián)了一個(gè)小電容,這時(shí)大電容通低頻,小電容通高頻。電容的作用就是通高阻低,通高頻阻低頻。電容越大低頻越容易通過(guò)。具體用在濾波中,大電容(1000μF)濾低頻,小電容(20pF)濾高頻。曾有網(wǎng)友形象地將濾波電容比作“水塘”。由于電容的兩端電壓不會(huì)突變,由此可知,信號(hào)頻率越高則衰減越大,可很形象的說(shuō)電容像個(gè)水塘,不會(huì)因幾滴水的加入或蒸發(fā)而引起水量的變化。它把電壓的變動(dòng)轉(zhuǎn)化為電流的變化,頻率越高,峰值電流就越大,從而緩沖了電壓。濾波就是充電,放電的過(guò)程。
4)儲(chǔ)能
儲(chǔ)能型電容器通過(guò)整流器收集電荷,并將存儲(chǔ)的能量通過(guò)變換器引線傳送至電源的輸出端。電壓額定值為40~450VDC、電容值在220~150 000μF 之間的鋁電解電容器(如EPCOS 公司的B43504 或B43505)是較為常用的。根據(jù)不同的電源要求,器件有時(shí)會(huì)采用串聯(lián)、并聯(lián)或其組合的形式,對(duì)于功率級(jí)超過(guò)10KW 的電源,通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。
內(nèi)部結(jié)構(gòu)
它的外表是陶瓷做的,但不止只有一種,它還分玻璃電容、油紙電容、電解電容等。
通常所說(shuō)的陶瓷貼片電容是指MLCC,即多層陶瓷片式電容(Multilayer Ceramic Capacitors)。
常規(guī)貼片電容按材料分為COG(NPO),X7R,Y5V,其引腳封裝有0201,0402,0603.0805.1206,1210,1812,1825,2225.
多層陶瓷電容(MLCC)是由平行的陶瓷材料和電極材料層疊而成。
其作用主要是清除由芯片自身產(chǎn)生的各種高頻信號(hào)對(duì)其他芯片的串?dāng)_,從而讓各個(gè)芯片模塊能夠不受干擾的正常工作。在高頻電子振蕩線路中,貼片式電容與晶體振蕩器等元件一起組成振蕩電路,給各種電路提供所需的時(shí)鐘頻率。
貼片式電容有貼片式陶瓷電容、貼片式鉭電容、貼片式鋁電解電容。貼片式陶瓷電容無(wú)極性(如圖3),容量也很?。?/span>PF級(jí)),一般可以耐很高的溫度和電壓,常用于高頻濾波。陶瓷電容看起來(lái)有點(diǎn)像貼片電阻(因此有時(shí)候我們也稱之為“貼片電容”),但貼片電容上沒(méi)有代表容量大小的數(shù)字。
貼片式鉭電容的特點(diǎn)是壽命長(zhǎng)(如圖4)、耐高溫、準(zhǔn)確度高、濾高頻改波性能極好,不過(guò)容量較小、價(jià)格也比鋁電容貴,而且耐電壓及電流能力相對(duì)較弱。它被應(yīng)用于小容量的低頻濾波電路中。
貼片鉭電容與陶瓷電容相比,其表面均有電容容量和耐壓標(biāo)識(shí),其表面顏色通常有黃色和黑色兩種。譬如100-16即表示容量100μF,耐壓16V。
貼片式鋁電解電容擁有比貼片式鉭電容更大的容量,其多見于顯卡上,容量在300μF~1500μF之間,其主要是滿足電流低頻的濾波和穩(wěn)壓作用。
直立電容和貼片電容的區(qū)別
無(wú)論是插件還是貼片式的安裝工藝,電容本身都是直立于PCB的,根本的區(qū)別方式是貼片工藝安裝的電容,有黑色的橡膠底座。貼片式的好處主要在于生產(chǎn)方面,其自動(dòng)化程度高,精度也高,在運(yùn)輸途中不像插件式那樣容易受損。但是貼片工藝安裝需要波峰焊工藝處理,電容經(jīng)過(guò)高溫之后可能會(huì)影響性能,尤其是陰極采用電解液的電容,經(jīng)過(guò)高溫后電解液可能會(huì)干枯。插件工藝的安裝成本低,因此在同樣成本下,電容本身的性能可以更好一些。