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電容知識
 

常用電容知識

本文由wuxinfei213貢獻

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電容器基本介紹

一、電容的分類和作用 電容(Electric capacity),由兩個金屬極,中間夾有絕緣材料(介質)構成。由於絕緣材料的不同, 所構成的電容器的種類也有所不同。按結構可分為:固定電容,可變電容,微調電容 按介質材料可分為:氣體介質電容,液體介質電容,無機固體介質電容,有機固體介質電容,電解電容 按極性分為:有極性電容和無極性電容 我們最常見到的就是電解電容 電容在電路中具有隔斷直流電,通過交流電的作用,因此常用於級間耦合、濾波、去耦、旁路及信號調諧。 二、電容的單位 電阻的基本單位是:F (法),此外還有 μF(微法)、pF(皮法),另外還有一個用的比較少的單位, 那就是:nF(納法),由於電容F 的容量非常大,所以我們看到的一般都是 μF、nF、pF 的單位,而不是F 的單位。他們之間的具體換算如下:1F=1000000μF 1μF=1000nF=1000000pF 三、電容的耐壓 單位:V(伏特) 每一個電容都有它的耐壓值, 這是電容的重要參數之一。普通無極性電容的標稱耐壓值有:63V、100V、160V、250V、400V、600V、1000V 等,有極性電容的耐壓值相對要比無極性電容的耐壓要低,一般的標稱耐 壓值有:4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、220V、400V 等。 四、電容的種類 電容的種類有很多,可以從原理上分為:無極性可變電容、無極性固定電容、有極性電容等,從材料上可以分為:CBB 電容(聚乙烯),滌綸電容、瓷片電容、雲母電容、獨石電容、電解電容、鉭電容等。

五、特點 無感CBB 電容2 層聚丙乙烯塑膠和2 層金屬箔交替夾雜然後捆綁而成。 無感,高頻特性好,體積較小,不適合做大容量,價格比較高,耐熱性能較差。 電解電容 兩片鋁帶和兩層絕緣膜相互層疊,轉捆後浸泡在電解液(含酸性的合成溶液)中。 容量大。 高頻特性不好。 電解電容其作用是:隔直流:作用是阻止直流通過而讓交流通過。 旁路(去耦):為交流電路中某些並聯的元件提供低阻抗通路。 耦合:作為兩個電路之間的連接,允許交流信號通過並傳輸到下一級電路。濾波:將整流以後的鋸齒波變為平滑的脈動波,接近於直流。 儲能:儲存電能,用於必須要的時候釋放。

電容器的分類

電容器的分類1、按照結構分三大類:固定電容器、可變電容器和微調電容器。

2、按電解質分類: 有機介質電容器、無機介質電容器、電解電容器和空氣介質電容器等。

3、按用途分: 高頻旁路、低頻旁路、濾波、調諧、高頻耦合、低頻耦合、小型電容器。

4、頻旁路: 陶瓷電容器、雲母電容器、玻璃膜電容器、滌綸電容器、玻璃釉電容器。

5、低頻旁路: 紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、滌綸電容器。

6、濾波: 電解電容器、紙介電容器、複合紙介電容器、液體鉭電容器。

7、調諧: 陶瓷電容器、雲母電容器、玻璃膜電容器、聚苯乙烯電容器。

8、高頻耦合: 陶瓷電容器、雲母電容器、聚苯乙烯電容器。

9、低耦合: 紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、滌綸電容器、固體鉭電容器。

10、小型電容金屬化紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、聚苯乙烯電 容器、固體鉭電容器、玻璃釉電容器、金屬化滌綸電容器、聚丙烯電容器、雲母電容器。

幾款極品電解電容

介紹電解電容(一) 在音響器材的擴大機領域裡,大型的鋁電解電容器可能幾乎占了機內大部份的體積。因為鋁電解電容 每一CV 積(C:電容量,V:電壓)比起其它種類的電容器,其所占的體積最小,且又價格便宜(以單位靜電容 量來說),所以是一種經常被使用在需要大容量電容器如電源濾波、儲能等電路的電容器。 電解電容器是以電解的方法形成的氧化皮膜作為介質而作成的電容器。而鋁電解電容器是以高純度鋁當 陽極,和以乙二醇、丙三醇、硼和氨水等等所組成的糊狀物當電解液,在電解液中電解使鋁表面產生一層極 薄的氧化鋁膜為介質所作成的電容器。電解電容器因為電介質薄膜可以作得很薄,因此可以作出體積小容量大的電容器,為大容量電容器的主要的零件。但是電解電容器卻有不少缺哈,例如頻井特性和溫度特性差, 而且漏電流和介質損失大等等。另外,當極性被反接時或兩端所加得電壓超出規格時,其安全性將被破壞,電解液將被氣化而爆出(即俗稱所謂的擊穿) 有很多的外在環境因素都會引起電解電容器性能上的劣化,如溫度、濕度、氣壓和振動等,電氣方面的影響則包括了電壓、漣波、電流和充放電等。在環境因素中以溫度對電容器壽命的影響最大,且會使靜電容 量變小,損失增大。另外,鋁電解電容器因為比其它電容器損失(內部電阻)較大,由漣波電流所引發的熱對 壽命也會造成很大的影響。另外,某些純A 類擴大機所需的高偏流會引起高熱,高熱容易導致所有相關零件 使用壽命嚴重的縮短,這其中又以電源重鎮的電解電容器為甚。高熱會使得電解電容器的性能迅速劣化,壽命及靜電容量都縮短到只有原來的幾分之一,如此一來濾波電容等於失去作用,很容易機器便會出現故障。 介紹電解電容(二)

接著我們介紹幾款在音響圈中的電解電容精品:首先登場的是大名鼎鼎的SPRAGUE 電容,在標榜HI-END

的擴大機裡頭,出現率最高的一種,舉凡Krell、Mark Levinson、Cello 等著名廠機裡,電源濾波一定是由 它來坐鎮,此外還有為數多得數不清的音響廠家亦採用SPRAGUE 電容。SPRAGUE 電容是美國制的高級電解電 容, 藍色膠皮包裝,品質優異, 性能穩定, 而且壽命很長。 在以前高級電解電容進口數量尚少的時候,SPRAGUE 電容是自裝迷們在灣裡大發進口的廢五金堆中搜尋的寶貝,專賣拆船舊貨的二手零件商,SPRAGUE 電容也是 極為搶手的熱門貨。即使從廢五金堆中所掝到SPRAGUE 電容都已經是有相當年紀的東西,但是用起來一樣令人滿意它的表現,這裡也說明了SPRAGUE 電容的使用壽命是如何的長了。然而SPRAGUE 這個名字今後可能再 也不容易看到了,因為它已經被日本的Nippon Chemi Con 電容給購並,但是SPRAGUE 所有的生產線可能還 維持原來的材料與作業方式,只是生產規模可能有異,所以電容器的外型以外外皮包裝的顏色也仍和原來的SPRAGUE 電容一樣,只是商標已經改Nippon Chemi Con 的小盾牌而非SPRAGUE。細心的讀者可以觀察新近出 廠的上述名機,濾波電容看起來似乎仍與以前沒有什麼兩樣,但是實際上商標已不是SPRAGUE 字樣而是一個 小盾牌了。

介紹電解電容(三)

再來是德國著名的ROE 電解ROE 電解電容在較早期與SPRAGUE 電容二者可說是歐美主力音響品牌中唯二的選擇,特別是歐洲的音響器材ROE 電容用得很多,各種臥式立式電容在電路板上經常可見。說到SPRAGUE 電容與ROE 電容在HI-END 音響器材中的代表性,可以Krell 的擴大機來做為典範,Krell 的功率 擴大機主濾波電容是sprague 輸入級電墾放大與驅動級的電容器,便採用了ROE。Krell 的前級以及 數位器材也是依樣畫葫蘆, 特別的是Krell 的前級以及數位器材裡所用的ROE 電容都一定採用一種豬肝色塑料殼包裝,EK 材質的品種。ROE 電容在以前大部份是金黃色的外皮包裝,裝在機噞內部線路板上金黃一片煞是好看,令人不由得聯想起泛著黃金般光澤的音質與音色,澳洲有一ROE 電容作為主濾波在造型設計 時並特別將電容器外露出來,以增加器材本身高級的質感。不過近來的ROE 小數值的電容外包裝已 經改為黑色了,就美觀上而言真是令人喪氣。

歐洲電容的品其真是一級棒的,請將注意力移到Philips 電容。Philips 電容在這兩年新出廠的高級器 材中的曝光率已經是愈來愈高了,舉凡中價位的器材如ONIX,高價器材如Goldmund,真空管機的極品天神JADIS 以及其它為數甚多的品牌,可以漸漸看出Philips 電容的實力所在,國內老字型大小的高級零件供應商,佑升電子公司的負責人李先生, 就是一直大力鼓吹Philips 電容好處的人。Philips 電容的外包裝也是藍色, 不過顏色比之SPRAGUE 電容稍,它有很多系列,其中一個較高級的型號其罐身有許多六角型的凹痕以增強電容器的機械強度,當然以成本來說這種也會比較貴。

油浸電容的一些基本知識

轉貼: 現在外面的油浸電容分成很多品牌及品種,有圓形的,有直立形的(就像直立形電解電容一樣)。一些是方塊形的,可能就是你說的那種。但是你要注意的是它是不是真的油浸。有些油浸電容會寫著paper capacitance,但是電容整個是金屬殼密封,在外殼上還有一個明顯的密封處(一般感覺就像一個錫封的鼓包)。這就是說這顆電容是油浸紙介有些寫的就比較明顯了“paper in oil"油浸紙介。一般情況之下,方塊形綠色或是沒有外漆(就是直接是鋁殼的那種)大都是油浸的,只要個殼上有密封口(一般在底部, 就是接線柱旁邊或者是在側下面)。而小形圓柱電容也要看的就是這些。如果沒有寫明是油浸,但是有密封口也可證明它是油浸的,因為在過去,人們並不會像現在一樣認為油浸電容是好東西,所以有時不會在外面 注明它是油浸的。油浸電容的特點是容量小,耐壓高。一般耐壓都在200 伏以上,有的可以高達1500 伏。 可是容量就很小了。一般像肥皂那麼大塊的電容容量不會超過8u。容量極小的油浸例如0.01u 之類 的二手電容大多是壞的,不容易找到小容值還好的, 相反的0.25u 以上的油浸電容一般我還沒有碰到有壞的。 油浸電容的絕緣油與油浸變壓器不同,油浸變壓器的絕緣油如果不滿的話,如果搖晃一下就可以聽到“嘩嘩”聲,但電容聽不到,我拆開過油浸那裡面的油是很稠的,並且有毒(有些電容外面會注明危險)。

在較大型的油浸電容中,在標注耐壓時有時會使用交流標注,沒關係,也可以一樣使用,交流如果標注300V 的話,那麼在直流使用(例如濾波)時耐壓會更高一些。現在市面上的油浸電容品牌很多,個人認為素質較 好的是英國的TCC,Dubilier,美國的Sprague,美國的品牌中GE 電容非常多,並且價格相對便宜。Sprague 電容素質較GE 要好, 如果可以買到Sprague 中的黑寡婦或VitaminQ 則為更好。 除此之外還有一些ERO,RIFA 之類的二手油浸但不容易看到大容量的。還經常看到有賣GE 長圓桶形無油漆,直接印字,GE 的商標為圓花標誌,看外形也像油浸,也有密封口,但重量極輕,所以沒有買來嘗試過。國產油浸電容在國記憶體量極大。一直沒得空用國產油所以不敢評判他們素質如何。日本油浸NEC 牌,曾經用0.47u 的做交連聲音太慢,好象有點“油”的過勁了。在廣州,有許多高素質油浸WE 早期生產的方 塊形油還有些非常非常古老的圓桶直立形電容(樣子有點像電解外表鋁殼無刷漆,800V 以上 耐壓,容值普通為6u 與4u,直徑大約30mm,高150mm),有密封口,重最很重,大多為Dubilier 及另一個 英國牌子(我不認識,所以沒記住)。相信這些東西曾經是為民用設計,所以模樣與方塊狀的工業用不同,但是現在極少見到,並且價格較方塊狀的貴。用普通儀器沒有辦法比較出哪個電容好聽,只能夠測一測它的 容值,Q 值等。我手裡的油電容中,以TCC,Dubilier,VitaminQ 為較好,Q 值都在350 左右,並且VitaminQ 的還接近400,GE 的較差,大約在240 至270 左右。還有一些其它品牌的油電容因為對它們沒什麼信心,所以也沒有加以測試。 沒有注明VitaminQ 的Sprague 電容較VitaminQ 的要差一些, 但是與TCC 之類Q 值相當。

常用元器件的識別

一、電阻 電阻在電路中用“R”加數字表示,如:R1 表示編號為1 的電阻。電阻在電路中的主要作用為 分流、限流、分壓、偏置等。1、參數識別:電阻的單位為歐姆(Ω),倍率單位有:千歐(KΩ) ,兆歐(MΩ)等。換算 方法是:1 兆歐=1000 千歐=1000000 歐

電阻的參數標注方法有3 種,即直標法、色標法和數標法。a、數標法主

要用於貼片等小體積的電路,如:472 表示47×100Ω(即4.7K)104 則表示100K ;b、色環標注法使用最多,現舉例如下: 四色環電阻 五色環電阻(精密電阻)2、電阻的色標位置和倍率關係如下表所示:顏色 有效數字 倍率 允許偏差(%) 銀色/ x0.01 ±10 金色/ x0.1 ±5 黑色0 +0 / 棕色1 x10 ±1 紅色2 x100 ±2 橙色3 x1000 / 黃色4 x10000 / 綠色5 x100000 ±0.5 藍色6 x1000000 ±0.2 紫色7 x10000000 ±0.1 灰色8 x100000000 / 白色9 x1000000000 / 二、電容1、電容在電路中一般用“C”加數字表示(如C13 表示編號為13 的電容) 。電容是由兩片金 屬膜緊靠,中間用絕緣材料隔開而組成的元件。電容的特性主要是隔直流通交流。電容容量的大小就是表示能貯存電能的大小,電容對交流信號的阻礙作用稱為容抗,它與交

流信號的頻率和電容量有關。 容抗XC=1/2πf c (f 表示交流信號的頻率,C 表示電容容量) 電話機中常用電容的種類有電解電容、瓷片電容、貼片電容、獨石電容、鉭電容和滌綸電容等。2、識別方法:電容的識別方法與電阻的識別方法基本相同,分直標法、色標法和數標法3 種。電容的基本單位用法拉(F)表示,其它單位還有:毫法(mF) 、微法(uF) 、納法 (nF)、皮法(pF) 。 其中:1 法拉=10 毫法=10 微法=10 納法=10 皮法 容量大的電容其容量值在電容上直接標明,如10 uF/16V 容量小的電容其容量值在電容上用字母表示或數位表示字母標記法:1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF 數字標記法:一般用三位元數位表示容量大小,前兩位元表示有效數字,第三位元數字是倍率。如:102 表示10×10 PF=1000PF 224 表示22×10 PF=0.22 uF 3、電容容量誤差表 符 號F G J K L M 允許誤差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20% 如:一瓷片電容為104J 表示容量為0. 1 uF、誤差為±5%。 三、晶體二極管 晶體二極管在電路中常用“D”加數字表示,如:D5 表示編號為5 的二極體。1、作用:二極體的主要特性是單向導電性,也就是在正向電壓的作用下,導通電阻很小;而在反向電壓作用下導通電阻極大或無窮大。正因為二極體具有上述特性,無繩電話機中常 把它用在整流、隔離、穩壓、極性保護、編碼控制、調頻調製和靜噪等電路中。 電話機裡使用的晶體二極管按作用可分為:整流二極體(如1N4004) 、隔離二極體(如

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1N4148) 、肖特基二極體(如BAT85) 、發光二極體、穩壓二極體等。2、識別方法:二極體的識別很簡單,小功率二極體的N 極(負極) ,在二極體外表大多採用一種色圈標出來,有些二極體也用二極體專用符號來表示P 極(正極)或N 極(負極),也有 採用符號標誌為“P”、“N”來確定二極體極性的。發光二極體的正負極可從引腳長短來識別,長腳為正,短腳為負。3、測試注意事項:用數字式萬用表去測二極體時,紅表筆接二極體的正極,黑表筆接二極 管的負極,此時測得的阻值才是二極體的正嚮導通阻值,這與指針式萬用表的表筆接法剛好相反。4、常用的1N4000 系列二極體耐壓比較如下: 型號1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007 耐壓(V)50 100 200 400 600 800 1000 電流(A) 均為1 四、穩壓二極體 穩壓二極體在電路中常用“ZD”加數字表示,如:ZD5 表示編號為5 的穩壓管。1、穩壓二極體的穩壓原理:穩壓二極體的特點就是擊穿後,其兩端的電壓基本保持不變。這樣,當把穩壓管接入電路以後,若由於電源電壓發生波動,或其它原因造成電路中各點電 壓變動時,負載兩端的電壓將基本保持不變。2、故障特點:穩壓二極體的故障主要表現在開路、短路和穩壓值不穩定。在這3 種故障中, 前一種故障表現出電源電壓升高;後2 種故障表現為電源電壓變低到零伏或輸出不穩定。 常用穩壓二極體的型號及穩壓值如下表: 型 號1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751 1N4761 穩壓值3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V

五、電感 電感在電路中常用“L”加數字表示,如:L6 表示編號為6 的電感。 電感線圈是將絕緣的導線在絕緣的骨架上繞一定的圈數製成。 直流可通過線圈,直流電阻就是導線本身的電阻,壓降很小;當交流信號通過線圈時,線圈兩端將會產生自感電動勢,自感電動勢的方向與外加電壓的方向相反,阻礙交流的通過,所 以電感的特性是通直流阻交流,頻率越高,線圈阻抗越大。電感在電路中可與電容組成振盪電路。 電感一般有直標法和色標法,色標法與電阻類似。如:棕、黑、金、金表示1uH(誤差5%) 的電感。 電感的基本單位為:亨(H) 換算單位有:1H=10 mH=10 uH。 六、變容二極體 變容二極體是根據普通二極體內部 “PN 結” 的結電容能隨外加反向電壓的變化而變化這一 原理專門設計出來的一種特殊二極體。 變容二極體在無繩電話機中主要用在手機或座機的高頻調製電路上,實現低頻信號調製到高頻信號上,並發射出去。在工作狀態,變容二極體調製電壓一般加到負極上,使變容二極體 的內部結電容容量隨調製電壓的變化而變化。 變容二極體發生故障,主要表現為漏電或性能變差:(1)發生漏電現象時,高頻調製電路將不工作或調製性能變差。 (2)變容性能變差時,高頻調製電路的工作不穩定,使調製後的高頻信號發送到對方被對方接收後產生失真。 出現上述情況之一時,就應該更換同型號的變容二極體。 七、晶體三極管 晶體三極管在電路中常用“Q”加數字表示,如:Q17 表示編號為17 的三極管。

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1、特點:晶體三極管(簡稱三極管)是內部含有2 個PN 結,並且具有放大能力的特殊器件。 它分NPN 型和PNP 型兩種類型,這兩種類型的三極管從工作特性上可互相彌補,所謂OTL 電路中的對管就是由PNP 型和NPN 型配對使用。 電話機中常用的PNP 型三極管有:A92、9015 等型號;NPN 型三極管有:A42、9014、9018、9013、9012 等型號。2、晶體三極管主要用於放大電路中起放大作用,在常見電路中有三種接法。為了便於比 較,將電晶體三種接法電路所具有的特點列於下表,供大家參考。名稱 共發射極電路 共集電極電路(射極輸出器) 共基極電路 輸入阻抗 中(幾百歐~幾千歐) 大(幾十千歐以上) 小(幾歐~幾十歐) 輸出阻抗 中(幾千歐~幾十千歐)小(幾歐~幾十歐) 大(幾十千歐~幾百千歐) 電壓放大倍數 大 小(小於1 並接近於1) 大 電流放大倍數 大(幾十) 大(幾十) 小(小於1 並接近於1) 功率放大倍數 大(約30~40 分貝) 小(約10 分貝) 中(約15~20 分貝) 頻率特性 高頻差 好 好 續表 應用 多級放大器中間級,低頻放大 輸入級、輸出級或作阻抗匹配用 高頻或寬頻帶電路及恒流源電路八、場效應電晶體放大器1、場效應電晶體具有較高輸入阻抗和低雜訊等優點,因而也被廣泛應用於各種電子設備中。尤其用場效管做整個電子設備的輸入級,可以獲得一般電晶體很難達到的性能。2、場效應管分成結型和絕緣柵型兩大類,其控制原理都是一樣的。如圖1-1-1 是兩種型號的表示符號:3、場效應管與電晶體的比較 (1)場效應管是電壓控制元件,而電晶體是電流控制元件。在只允許從信號源取較少電流的情況下,應選 用場效應管;而在信號電壓較低,又允許從信號源取較多電流的條件下,應選用電晶體。

(2)場效應管是利用多數載流子導電,所以稱之為單極型器件,而電晶體是即有多數載流子,也利用少數載流子導電。被稱之為雙極型器件。 (3)有些場效應管的源極和漏極可以互換使用,柵壓也可正可負,靈活性比電晶體好。(4)場效應管能在很小電流和很低電壓的條件下工作,而且它的製造工藝可以很方便地把很多場效應管集 成在一塊矽片上,因此場效應管在大型積體電路中得到了廣泛的應用。

關於貼片電容Y5V 容量偏低事宜因Y5V 材質是高介電常數特性的MLCC,產生容量偏低的原因有兩個方面:一方面是測試儀器的型號差異和儀器的各項參數調節;Y5V 材質的必須滿足測試電平1.0V,測試頻率120HZ/1KHZ(根據容量的大小) , 環境溫度25℃。據我們所知一般廠家都使用低檔的檢驗儀器,如:電容表、通用LCR 測試儀等,因其本身 精度不夠和檢驗方式無法調節,在測試Y5V 材質一般在:

0603 104 以上容量;0805 224 以上容量;1206 105 以上容量;1210 225 以上容量;會發現容量偏低狀況。

第二點因X7R 、X5R、Y5V 材料都是屬於高介電常數特性的MLCC、而其中Y5V 材料產品本身對溫度和存放時 間又最敏感,它在存放時間超過1000 小時就會發生容量下降,三到六個月就會產生偏低。是生產MLCC 用的Y5V 材質的一種正常容量特性變化,並非品質問題。其特性符合JIS 國際規範,對於容質偏低的電容器國際上都有一個通用的解決方法,將偏低的電容置入150℃的環境下預熱一個小時後再測試。其電容質將恢復到 正常值。

電容降壓的工作原理

電容降壓的工作原理並不複雜。 他的工作原理是利用電容在一定的交流信號頻率下產生的容抗來限制最大工作電流。例如,在50Hz 的工頻條件下,一個1uF 的電容所產生的容抗約為3180 歐姆。當220V 的交流電壓加 在電容器的兩端,則流過電容的最大電流約為70mA。雖然流過電容的電流有70mA,但在電容器上並不產生功 耗,應為如果電容是一個理想電容,則流過電容的電流為虛部電流,它所作的功為無功功率。根據這個特點, 我們如果在一個1uF 的電容器上再串聯一個阻性元件,則阻性元件兩端所得到的電壓和它所產生的功耗完全取決於這個阻性元件的特性。 例如,我們將一個110V/8W 的燈泡與一個1uF 的電容串聯,在接到220V/50Hz 的 交流電壓上,燈泡被點亮,發出正常的亮度而不會被燒毀。因為110V/8W 的燈泡所需的電流為8W/110V=72mA, 它與1uF 電容所產生的限流特性相吻合。同理,我們也可以將5W/65V 的燈泡與1uF 電容串聯接到220V/50Hz 的交流電上,燈泡同樣會被點亮,而不會被燒毀。因為5W/65V 的燈泡的工作電流也約為70mA。因此,電容降 壓實際上是利用容抗限流。而電容器實際上起到一個限制電流和動態分配電容器和負載兩端電壓的角色。

採用電容降壓時應注意以下幾點:1 根據負載的電流大小和交流電的工作頻率選取適當的電容,而不是依據負載的電壓和功率。2 限流電容必須採用無極性電容,絕對不能採用電解電容而且電容的耐壓須在400V 以上。最理想的電容為 鐵殼油浸電容。3 電容降壓不能用於大功率條件,因為不安全。4 電容降壓不適合動態負載條件。5 同樣,電容降壓不適合容性和感性負載。6 當需要直流工作時,儘量採用半波整流。不建議採用橋式整流。而且要滿足恒定負載的條件。

電容的使用:一些經驗和誤區

一些經驗:

在電路中不能確定線路的極性時,建議使用無極電解電容通過電解電容的紋波電流不能超過其充許範圍。如超過了規定值,需選用耐大紋波電流的電容電容的工作電壓不能超過其額定電壓。在進行電容的焊 接的時候,電烙鐵應與電容的塑膠外殼保持一定的距離,以防止過熱造成塑膠套管破裂。並且焊接時間不應超過10 秒,焊接溫度不應超過260 攝氏度。

四個誤區:

電容容量越大越好

很多人在電容的替換中往往愛用大容量的電容。我們知道雖然電容越大,為IC 提供的電流補償的能力 越強。且不說電容容量的增大帶來的體積變大,增加成本的同時還影響空氣流動和散熱。關鍵在於電容上存在寄生電感,電容放電回路會在某個頻點上發生諧振。 在諧振點,電容的阻抗小。因此放電回路的阻抗最小, 補充能量的效果也最好。 但當頻率超過諧振點時, 放電回路的阻抗開始增加,電容提供電流能力便開始下降。電容的容值越大,諧振頻率越低,電容能有效補償電流的頻率範圍也越小。從保證電容提供高頻電流的 能力的角度來說,電容越大越好的觀點是錯誤的,一般的電路設計中都有一個參考值的。

●同樣容量的並聯越多的小電容越好

耐壓值、耐溫值、容值、ES

 

R(等效電阻)等是電容的幾個重要參數,對於ESR 自然是越低越好。ESR 與 電容的容量、頻率、電壓、溫度等都有關係。當電壓固定時候,容量越大,ESR 越低。在板卡設計中採用多個小電容並連多是出與PCB 空間的限制, 這樣有的人就認為,越多的並聯小電阻,ESR 越低,效果越好。理論上是如此,但是要考慮到電容接腳焊點的阻抗,採用多個小電容並聯,效果並不一定突出。

●ESR 越低,效果越好

結合我們上面的提高的供電電路來說, 對於輸入電容來說, 輸入電容的容量要大一點。相對容量的要求, 對ESR 的要求可以適當的降低。因為輸入電容主要是耐壓,其次是吸收MOSFET 的開關脈衝。對於輸出電容 來說,耐壓的要求和容量可以適當的降低一點。ESR 的要求則高一點, 因為這裡要保證的是足夠的電流通過量。 但這裡要注意的是ESR 並不是越低越好,低ESR 電容會引起開關電路振盪。而消振電路複雜同時會導致成本的增加。板卡設計中,這裡一般有一個參 考值,此作為元件選用參數,避免消振電路而導致成本的增加。

●好電容代表著高品質

“唯電容論”曾經盛極一時,一些廠商和媒體也刻意的把這個事情做成一個賣點。在板卡設計中,電路設計水準是關鍵。和有的廠商可以用兩相供電做出比一些廠商採用四相供電更穩定的產品一樣,一味的採用 高價不一定能做出好產品。衡量一個產品,一定要全方位多角度的去考慮,切不可把電容的作用有意無意的誇大。

常用電容按介質區分有紙介電容、油浸紙介電容、金屬化紙介電容、雲母電容、薄膜電容、陶瓷電容電解電容等。

圖1 電容的外形

表1 常用電容的結構和特點

電容種類

電 容 結 構 和 特 點

用兩片金屬箔做電極,夾在極薄的電容紙中,卷成圓柱形或者扁柱形芯子,然後密封在金屬殼或者絕緣材料(如火漆、陶瓷、玻璃釉等)殼中製成。它的 紙介電容 特點是體積較小,容量可以做得較大。但是有固有電感和損耗都比較大,用於 低頻比較合適。

用金屬箔或者在雲母片上噴塗銀層做電極板,極板和雲母一層一層疊合後,雲母電容 再壓鑄在膠木粉或封固在環氧樹脂中製成。它的特點是介質損耗小,絕緣電阻 大、溫度係數小,適宜用於高頻電路。

用陶瓷做介質,在陶瓷基體兩面噴塗銀層,然後燒成銀質薄膜做極板製成。它的特點是體積小,耐熱性好、損耗小、絕緣電阻高,但容量小,適宜用於高 陶瓷電容 頻電路。 鐵電陶瓷電容容量較大,但是損耗和溫度係數較大,適宜用於低頻電路。

結構和紙介電容相同,介質是滌綸或者聚苯乙烯。滌綸薄膜介電常數較高,體積小,容量大,穩定性較好,適宜做旁路電容。 薄膜電容 聚苯乙烯薄膜介質損耗小,絕緣電阻高,但是溫度係數大,可用於 高頻電路。

金屬化紙介 電容

結構和紙介電容基本相同。它是在電容器紙上覆上一層金屬膜來代替金屬箔,體積小,容量較大,一般用在低頻電路中。

油浸紙介電 容

它是把紙介電容浸在經過特別處理的油裡,能增強它的耐壓。它的特點是電容量大、耐壓高,但是體積較大。

它是由鋁圓筒做負極,裡面裝有液體電解質,插入一片彎曲的鋁帶做正極製成。還需要經過直流電壓處理,使正極片上形成一層氧化膜做介質。它的特 鋁電解電容 點是容量大,但是漏電大,穩定性差,有正負極性,適宜用於電源濾波或者低 頻電路中。使用的時候,正負極不要接反。

它用金屬鉭或者鈮做正極,用稀硫酸等配液做負極,用鉭或鈮表面生成的鉭、鈮電解 氧化膜做介質製成。它的特點是體積小、容量大、性能穩定、壽命長、絕緣電 電容 阻大、溫度特性好。用在要求較高的設備中。

也叫做微調電容。它是由兩片或者兩組小型金屬彈片,中間夾著介質製成。半可變電容 調節的時候改變兩片之間的距離或者面積。它的介質有空氣、陶瓷、雲母、薄 膜等。

可變電容

它由一組定片和一組動片組成,它的容量隨著動片的轉動可以連續改變。

把兩組可變電容裝在一起同軸轉動,叫做雙連。可變電容的介質有空氣和聚苯乙烯兩種。空氣介質可變電容體積大,損耗小,多用在電子管收音機中。聚苯 乙烯介質可變電容做成密封式的,體積小,多用在晶體管收音機中。

電容器上標有的電容數是電容器的標稱容量。電容器的標稱容量和它的實際容量會有誤差。常用固定電容允許誤差的等級見表2。常用固定電容的標稱容量系列見表3。

表2 常用固定電容允許誤差的等級

允許誤差

±2% ±5% ±10%

±20%

(+20% -30%)

(+50% -20%) (+100%-10%)

級別

02

表3 常用固定電容的標稱容量系列

電容類別

允許誤差

容量範圍

標 稱 容 量 系 列

紙介電容、金屬化紙介 電容、紙膜複合介質電 容、低頻(有極性)有機薄膜介質電容

±5% ±10%

100pF~1uF

1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8

1uF~100uF ±20%

1 2 4 6 8 10 15 20 30 50 60 80 100

高頻(無極性)有機薄 膜介質電容、瓷介電容、 玻璃釉電容、雲母電容

±5%

1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1

±10%

1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2

±20%

1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8

鋁、鉭、鈮、鈦電解電 容

±10% ±20% +50/-20% +100/-10%

1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8 (容量單位uF)

電容長期可靠地工作,它能承受的最大直流電壓,就是電容的耐壓,也叫做電容的直流工作電壓。如果在交流電路中,要注意所加的交流電壓最大值不能超過電容的直流工作電壓值。 表4 是常用固定電容直流工作電壓系列。有*的數值,只限電解電容用。

表4 常用固定電容的直流電壓系列

1.6 100

4 125*

6.3 160

10 250

16 300*

25 400

32* 450*

40 500

50 630

63 1000

由於電容兩極之間的介質不是絕對的絕緣體,它的電阻不是無限大,而是一個有限的數值,一般在1000 兆歐以上。電容兩極之間的電阻叫做絕緣電阻,或者叫做漏電電阻。漏電電阻越小,漏電越嚴重。電 容漏電會引起能量損耗,這種損耗不僅影響電容的壽命,而且會影響電路的工作。因此,漏電電阻越大越好。

電容的種類也很多,為了區別開來,也常用幾個拉丁字母來表示電容的類別,如圖2 所示。第一個字母C 表 示第二個字母表示介質材料,第三個字母以後表示形狀、結構等。上面的是小型紙介下面的是立式矩開密封紙介電容。表5 列出電容的類別和符號。表6 是常用電容的幾項特性。

圖2

表5 電容的類別和符號

順序

類別

名稱

簡稱

稱號

第一個字母

主稱

電容

C

第二個字母

介質材料

紙介 電解 雲母 高頻瓷介 低頻瓷介 金屬化紙介 聚苯乙烯等有機薄膜滌綸等有機薄膜

紙 電 雲 瓷

Z D Y C T J B L

第三個字母以後 形狀

筒形 管狀

筒 管

T G

立式矩形 圓片形

立 圓

L Y

結構

密封

M

大小

小型

X

表6 常用電容的幾項特性

電容種類

容量範圍

直流工作電 壓(V

運用頻率 (MHz

準確度

漏 電 電 阻 (MΩ

中小型紙介電容

470pF~0.22uF

63~630

8 以下

Ⅰ~

>5000

金屬殼密封紙介電容

0.01uF~10uF

250~1600

直流, 脈動直流

Ⅰ~

>1000~5000

中、小型金屬化紙介 電容

0.01uF~0.22uF

160、250、400

8 以下

Ⅰ~

>2000

金屬殼密封金屬化紙 介電容

0.22uF~30uF

160~1600

直流, 脈動電流

Ⅰ~

>30~5000

薄膜電容

3pF~0.1uF

63~500

高頻、低 頻

Ⅰ~

>10000

雲母電容

10pF~0.51uF

100~7000

75~250 以 下

02~

>10000

瓷介電容

1pF~0.1uF

63~630

低頻、高 頻50~3000 以下

02~

>10000

電解電容

1uF~10000uF

4~500

直流, 脈動直流

ⅣⅤ

鉭、鈮電解電容

0.47uF~1000uF

6.3~160

直流, 脈動直流

ⅢⅣ

瓷介微調電容

2/7pF~7/25pF

250~500

高頻

>1000~10000

可變電容

最小>7pF 最大<1100pF

100 以上

低頻,高 頻

>500

 

 

【背景】美國思碧SPRAGUE電容廠,曾經是美國最著名的電解電容生產廠,主要生產各種用途的高品質電解其大容量濾波電容是眾多Hi-END廠的首選品牌,後被日本化工廠收購更名為美國化工。

  思碧電容在標榜HI-END的擴大機裡頭,是出現率最高的一種,舉凡Krell、Mark Levinson、Cello等著名廠機裡,電源濾波一定是由它來坐鎮,此外還有為數多得數不清的音響廠家亦採用SPRAGUE電容。SPRAGUE電容是美國制的高級電解品其優異,性能穩定,而且壽命很長。在以前高級電解電容進口數量尚少的時候,SPRAGUE 電容是DIYer在灣裡大發進口的廢五金堆中搜尋的寶貝,專賣舊貨的二手零件商,SPRAGUE電容也是極為搶手的熱門貨。即使從廢五金堆中所掝到SPRAGUE電容都已經是有相當年紀的東西,但是用起來一樣令人滿意它的表現,這裡也說明了SPRAGUE電容的使用壽命是如何的長了。SPRAGUE電容與ROE電解電容二者可說是歐美主力音響品牌中唯二的選擇,說到SPRAGUE電容與ROE電容在HI-END音響器材中的代表性,可以Krell的擴大機來做為典範,Krell的功率擴大機主濾波電容是sprague輸入級電壓放大與驅動級的電容器,便採用了ROE。

 

 

    被日本化工公司收購的思碧SPRAGUE廠是美國的高級電解電容生產廠家,其電容品質優異,性能穩定,體積、重量較一般日產電容大許多,做工及品質都非常好,而且壽命很長。在標榜HI-END的擴大機裡頭,出現率最多的一種,舉凡Krell、Mark Levinson、Cello等著名廠機裡,電源濾波一定是由它來坐鎮,此外還有為數多得數不清的音響廠家亦採用SPRAGUE可見品質不同凡響。

大名鼎鼎的思碧SPRAGUE電容是美國生產的著名品牌,大凡DIY發燒友無人不曉。藍色外殼包裝黑色油墨印刷,品質優異,性能穩定,而且壽命很長。具有自成一派的外觀風格,無論如何變更品種,它的封裝顏色特徵都歷久不變。很容易從眾多的電容中把它區分出來。如果單純的講思碧SPRAGUE如何如何好,也許你會不以為然,如果告訴你象KRELL,MARK LEVINSON,CELLO等這些世界著名品牌,都是選用的思碧SPRAGUE作為主濾波也許你會肅然起敬的,可見其品質和口碑絕非浪得虛名。

 

思碧SPRAGUE聲音沉穩有力、剛韌並舉,跟相同容量的其他品牌相比較,思碧SPRAGUE的聲音會更加豐厚溫和,同時不失陽剛,通俗一點說就是柔中帶剛。他的“剛”性同時也表現在中頻段的飽滿堅實感,聲音的密度感、分量感上。所表現出來的樂器具有良好的形體框架,人聲有血有肉有骨架,而不是那種病態的“柔順、滑嫩”(我把那種沒有質感,缺乏密度的所謂“柔和順滑”稱為病態的)。非常優秀的動態表現也是思碧SPRAGUE的特色,在我所接觸過的濾波用電解電容中,除去RIFA外,能夠跟思碧SPRAGUE叫勁比動態的真不多。

 

 
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