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主要是介质材料不同不同介质种类由于它的主要极化类型不一样其对电场变化的响应速度和极化率也不一样。在相同的体积下的容量就不同随之带来的电容器介质的损耗、容量的稳定性也就不同。
介质材料划分按容量的温度稳定性可分为三类
超稳定级工类的介质材料为COG或NPO
稳定级II类的介质材料为X7R、X5R
能用级Ⅲ的介质材料Y5V、Z5U;
NPOCOG是一种常用具备温度补偿特征的片式陶瓷电容。它添充物质是通过铷、钐和一些其他稀缺金属氧化物所组成的。NPO电力电容器是容量和介电损耗最可靠的电力电容器之一。在环境温度从-55℃到125℃时容量转变为0±30ppm/℃容量随信号频率转变低于±0.3ΔC。NPO电容器的飘移或落后低于±0.05%。X7R电力电容器被称作环境温度沉稳型的陶瓷电容。当温度是-55℃到125℃时其容量转变为15%需注意这时电力电容器容量变化是离散系统的。X5R电力电容器被称作环境温度沉稳型的陶瓷电容。当温度是-55℃到85℃时其容量转变为15%。Y5V电力电容器是一种有一定环境温度限制通用性电力电容器正常的操作温度范畴在-30℃---85℃相对应的电容容量转变为22~-82%介电损耗 较大4%。Z5U电力电容器是一种有一定环境温度限制通用性电力电容器,正常的操作温度范畴在10℃---85℃相对应的电容容量转变为22~-56%介电损耗 较大4%。 二、电容的主要作用
2.1 旁路Bypass Capacitor 旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件它能使稳压器的输出均匀化降低负载需求。 就像小型可充电电池一样旁路电容能够被充电并向器件进行放电。为尽量减少阻抗旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。 这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地电位是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。 Bypass英文中有抄小路的意思 假如POWER受到了一个高频信号的干扰可能导致IC不能正常工作。此时并联C1电容由于电容通交流隔直流的特性频率高的干扰信号通过C1回流到地抄小路所以C1起旁路作用。
2.2 去耦DecoupCing Capacitor 去耦又称解耦。 从电路来说 总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大 驱动电路要把电容充电、放电 才能完成信号的跳变在上升沿比较陡峭的时候电流比较大 这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流由于电路中的电感电阻特别是芯片管脚上的电感会产生反弹这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声会影响前级的正常工作这就是所谓的“耦合”。 去耦电容就是起到一个“电池”的作用满足驱动电路电流的变化避免相互间的耦合干扰。 将旁路电容和去耦电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去耦合的只是旁路电容一般是指高频旁路也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小根据谐振频率一般取0.1μF、0.01μF 等而去耦合电容的容量一般较大可能是10μF 或者更大依据电路中分布参数、以及驱动电流的变化大小来确定。 通俗来讲由于集成电路的工作频率一般比较高IC启动瞬间或者切换工作频率时会在供电导线上产生较大电流波动这种干扰信号直接反馈到Power会使其产生波动。此时C2电容有储能的作用可以给IC提供瞬时电流减少IC波动电流对Power的影响。所以起到了去耦作用。 旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。
2.3 滤波 从理论上即假设电容为纯电容说电容越大阻抗越小通过的频率也越高。但实际上超过1μF 的电容大多为电解电容有很大的电感成份所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容这时大电容通低频小电容通高频。电容的作用就是通高阻低通高频阻低频。电容越大低频越容易通过。具体用在滤波中,大电容1000μF滤低频小电容20pF滤高频。曾有网友形象地将滤波电容比作“水塘”。由于电容的两端电压不会突变由此可知信号频率越高则衰减越大可很形象的说电容像个水塘不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变化。它把电压的变动转化为电流的变化频率越高峰值电流就越大从而缓冲了电压。滤波就是充电放电的过程。 2.3-1 滤高频干扰电容的选择
电容器的电容值应根据电路处理信号的频率根据以下标准确定即可
1 DC十数MHz0.1uF。
2十数MHz百数十MHz0.01uF。
3百数十MHz数百MHz1000pF。
4数百MHz数GHz100pF。
宽带宽的放大器中,应取上述多个电容器开联可以过滤不同频率的干扰信号小容量的电容在布线时靠近VCC引脚。 2.3-2 为什么容量越小越能滤高频 电容靠充放电来导通形成交流通路电容越小充电时间短放电放的快能跟上高频频率的变化所以它只能滤去本频段的高频交流电。各频段的滤波必须使用相应容量的电容。
2.4 储能 储能型电容器通过整流器收集电荷并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。电压额定值为40450VDC、电容值在220150000μF 之间的铝电解电容器如EPCOS 公司的B43504 或B43505是较为常用的。根据不同的电源要求器件有时会采用串联、并联或其组合的形式对于功率级超过10KW 的电源通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。
