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電容器知識匯總

時間:2022-4-9 9:52:00
摘要: 電容器在電子電路中幾乎是不可缺少的儲能元件,它具有隔斷直流、連通交流、阻止低頻的特性。廣泛應用在耦合、隔直、旁路、濾波、調諧、能量轉換和自動控制等電路中。

電容器的作用

  電容器在電子電路中幾乎是不可缺少的儲能元件,它具有隔斷直流、連通交流、阻止低頻的特性。廣泛應用在耦合、隔直、旁路、濾波、調諧、能量轉換和自動控制等電路中。

  1、濾波電容:接在直流電源的正、負極之間,以濾除直流電源中不需要的交流成分,使直流電變平滑。一般采用大容量的電解電容器或鉭電容,也可以在電路中同時并接其他類型的小容量電容以濾除高頻交流電。

  2、旁路電容:接在交、直流信號的電路中,將電容并接在電阻兩端或由電路的某點跨接到公共電位上,為交流信號或脈沖信號設置一條通路,避免交流信號成分因通過電阻產生壓降衰減。

  3、去耦電容:幷接在放大電路的電源正、負極之間,防止由于電源內阻形成的正反饋而引起的寄生震蕩。

  4、耦合電容:接在交流信號處理電路中,用于連接信號源和信號處理電路或者作兩放大器的級間連接,用以隔斷直流,讓交流信號或脈沖信號通過,使前后級放大電路的直流工作點互不影響。

  5、襯墊電容與諧振電容:主電容串聯的輔助性電容,調整它可使振蕩信號頻率范圍變小,幷能顯著地提高低頻端的振蕩頻率。

  6、調諧電容:連接在諧振電路的振蕩線圈兩端,起到選擇振蕩頻率的作用。

  電容器的種類及特性

  電容器是一種儲能元件,是電子設備中常用的電子元件。電子技術中常用電容器來產生電磁振蕩,改變波形、濾波、耦合等。電容器充電后儲藏有電能,放電時強大的電流和火花可用來熔焊金屬。大型的電力電容器還能用來提高電力設備的效率。

  1、根據電容器的不同特點進行分類

  (1)按結構及電容器是否能調節分

  有固定電容器、可變電容器和半可變電容器。

  (2)按介質材料的不同分

  有機介質電容器(包括漆膜電容器、混合介質電容器、紙介電容器、有機薄膜介質電容器、紙膜復合介質電容器等)、無機介質電容器(包括陶瓷電容器、云母電容器、玻璃膜電容器、玻璃釉電容器等)、電解電容器(包括鋁電解電容器、鉭電解電容器、鈮電解電容器、鈦電解電容器及合金電解電容器等)和氣體介質電容器(包括空氣電容器、真空電容器和充氣電容器等)。

  (3)按作用及用途的不同分

  有高頻電容器、低頻電容器、高壓電容器、低壓電容器、耦合電容器、旁路電容器、濾波電容器、中和電容器、調諧電容器。

  (4)按封裝外形的不同分

  有圓柱形電容器、圓片形電容器、管形電容器、疊片形電容器、長方形電容器、珠狀電容器、方塊狀電容器和異形電容器等多種。

  (5)按引出線的不同分

  有軸向引線型電容器、徑向引線型電容器、同向引線型電容器和無引線型(貼片式)電容器等多種。

  2、幾種常見的電容器的結構和特點

  (1)紙介電容器

  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,然后密封在金屬殼或者絕緣材料(如火漆、陶瓷、玻璃釉等)殼中制成.它的特點是體積較小,容量可以做得較大.但是固有電感和損耗比較大,適用于低頻電路。

  (2)薄膜電容器

  結構相同于紙介電容器,介質是滌綸或聚苯乙烯.滌綸薄膜電容,電容率較高,體積小、容量大、穩定性較好,適宜做旁路電容。聚苯乙烯薄膜電容器,介質損耗小不能做成大的容量、絕緣電阻高,但溫度系數大,可用于高頻電路。

  (3)陶瓷電容器

  用陶瓷做介質.在陶瓷基體兩面噴涂銀層,然后燒成銀質薄膜作極板制成.其特點是體積小、耐熱性好、損耗小、絕緣電阻高,但容量小,適用于高頻電路。鐵電陶瓷電容容量較大,但是損耗和溫度系數較大,適宜用于低頻電路。

  (4)云母電容器

  用金屬箔或在云母片上噴涂銀層作電極板,極板和云母一層一層疊合后,再壓鑄在膠木粉或封固在環氧樹脂中制成。其特點是介質損耗小、絕緣電阻大。溫度系數小,適用于高頻電路。

  (5)玻璃釉電容器

  由一種濃度適于噴涂的特殊混合物噴涂成薄膜而成,介質再以銀層電極經燒結而成“獨石”結構性能可與云母電容器媲美。其特點是具有瓷介電容器的優點,且體積更小,耐高溫。

  (6)鋁電解電容器

  它是由鋁圓筒做負極,里面裝有液體電解質,插人一片彎曲的鋁帶作正極制成.還需經直流電壓處理,作正極的片上形成一層氧化膜作介質。其特點是容量大,但是漏電大,誤差大,穩定性差,有正負極性,適于電源|穩壓器濾波或低頻電路中,使用時,正、負極不要接反。

  (7)鉭、鈮電解電容器

  它用金屬鉭或者鈮作正極,用稀硫酸等配液作負極,用鉭或鈮表面生成的氧化膜作介質制成.其特點是體積小、容量大、漏電流極小,貯存性良好,性能穩定、壽命長。絕緣電阻大。溫度性能好,用在要求較高的設備中。

  固態電容的選擇

  俗話說:外行看廣告內行看工料,一款好的主板,好的電容、電感、電阻、穩壓管等各種電器元件精益求精。最常用來評判一款主板質量優劣的要算電容了,相信板卡玩家已經發現固態電容大戰已經開打,各家主板、顯示卡莫不以全固態電容為號召點。到底固態電容還是電解電容好,各有何優劣點?

  在認識電解、固態電容,首先需要了解一下電容的功能為何。因為電腦在運作時,其耗電量并不是固定的,因此所需電力隨時在變動。但主板電壓調整模塊(Voltage Regulator Module,VRM)無法對這些不穩定變化產生夠及時的響應,因此透過電容來儲存電量,可以隨時處理這些細微且經常變動的電壓需求變化,并濾除雜波。主板供電模塊部分,經常使用的電容有電解電容與固態電容兩種,到底要如何辨識電解、固態電容,它們各有何優劣點呢?

  電容器(或簡稱電容)的英文為Capacitor,電解電容的全名為液態鋁質電解電容器,固態電容的全名為導電高分子鋁質固態電容器(FPCON)。拿到一張主板或顯示卡,要如何簡單分辨電解電容與固態電容呢?通常電解電容的外層會包覆一層塑料膜,上頭印有電容基本數據,最上方會有防爆線。固態電容的外層直接是鋁制外殼,最上方印有電容信息,通常沒有防爆線。(小提示:有部分容量較小的電解電容,因為空間限制,因此上頭沒有防爆線。許多人常將固態電容稱為鋁質電容,這是不太正確的講法,因為不論是電解或固態電容皆采鋁質外殼,只是電解電容的鋁質外殼外,包覆了塑料膜,而讓人有此誤解。)

  電解電容與固態電容的功能與構造大致相同,主要差別在于介電材料的不同,電解電容以液態的電解液作為介電材料,固態電容則以固狀的功能性導電高分子聚合物作為介電材料。使用固態電容的優點,首先是不會爆漿。實驗證明環境溫度每升高10℃,電容的壽命就會減半。傳統的液態電容因為工作時產生熱量,會導致液體與鋁制外殼發生水合作用,于是水分逐漸減少,從而導致電容功能不斷降低和溫度的升高,于是形成了一個死循環,最終電容鼓凸漏液,也就是常說的爆漿。

  固態電容也會發生爆漿的情形,不過并不會流出電解液,爆掉的固態電容,在主板上看起來有歪斜隆起狀,看起來像子彈射出后的樣子。簡單來說,電解電容爆漿的比例為固態電容的五倍。一般來說,在80℃工作環境中,固態電容的壽命可望高達50,000小時,約5~7年。一顆電解電容與一顆固態電容的成本約差了3~5倍。

  另外,固態電容在高頻下呈現較低的阻抗,從而即使是在超頻的狀態下,仍能穩定工作,固態電容能耐高漣波電流,固態電容具有超長的壽命,不同的溫度下比液態電容壽命高60%到300%。最后,就是具有耐高溫性。 我們可以看到,在供電的輸出部分,使用固態電容是非常好的。如果,全部使用固態電容,增加成本會比性能的提升來得大,超頻也并不會帶來很大的提升。

  一般來說,有生產線的品牌廠商在決定采購某批電容前,會自我進行電容的特性測試,測試的部分包括量測連波電流的高低變化,還有壽命測試等。壽命測試是最難進行的,因為動輒幾千幾萬小時的電容壽命,測試時間至少得耗費數月以上。因此,將電容置放于高溫潮濕的環境,連續不斷燒機運行,將可比較出彼此的優劣。

  測量電容器時應注意哪些事項

 ?、儆萌f用表測量時,應根據電容器和額定電壓選擇適當的檔位。例如:電力設備中常用的電容器,一般電壓較低只有幾伏到幾千伏,若用萬用表 R × 1CK 檔測量,由于表內電池電壓為 15~22.5 伏,很可能使電容擊穿,故應選用 R × 1K 檔測量;

 ?、趯τ趧倧木€路上拆下來的電容器,一定要在測量前對電容器進行放電,以防電容器中的殘存電椅向儀表放電,使儀表損壞;

 ?、蹖τ诠ぷ麟妷狠^高,容量較大的電容器,應對電容器進行足夠的放電,放電時操作人員應的防護措施,以防發生觸電事故。

  安規電容器的選擇注意事項

  一、抑制電源電磁干擾用電容器

  當在電源跨線電路中使用電容器來消除噪音時,不僅僅只有正常電壓,還必須考慮到異常的脈沖電壓(如閃電)的產生,這可能會導致電容器冒煙或者起火。所以,跨線電容器的安全標準對于在不同國家有嚴格規定,故必須使用經過安全認證的電容器。

  二、不允許將直流電容器用作跨線電容器使用

  對于X2類抑制電源電磁干擾用電容器應適用于在電容器失效時不會導致電擊危險的場合,如電源跨線路連接,可承受2.5kV的脈沖電壓。

  對于Y2類抑制電源電磁干擾用電容器應適用于在電容器失效時不會導致電擊危險的場合,用于電源跨線路連接時,能承受5kV的脈沖電壓沖擊,不致發生擊穿現象。

  安規電容器容量的限制

  電容的電容量必須受到限制,從而達到控制在額定頻率及額定電壓作用下,流過它的漏電流的大小和對系統EMC性能影響的目的。GJB151規定Y電容的容量應不大于0.1uF。

  電容器故障處理的一般原則

 ?。?)當發現電容器有:外殼膨脹、漏油、套管破裂、內部聲音異常、外殼和接頭發熱、保險熔斷、密集型的壓力釋放閥動作時。應立即切斷電源。

 ?。?)電容器開關跳閘后,應檢查送電回路和電容器本身有無故障,若由于外部原因造成,可處理后進行試投,否則應對電容器進行逐臺檢查試驗,未查明原因前,不得投運。

 ?。?)處理電容器故障時,應先將有關開關和刀閘斷開,電容器接地前逐相充分放電,星形接線電容器的中性點應接地,串聯電容器及與整組電容器脫離的電容器應逐個放電,裝在絕緣支架上的電容器外殼也應放電。

  電解電容檢測及選用

  一、電解電容的檢測

  1、脫離線路時檢測

  采用萬用表R×1K檔,在檢測前,先將電解電容的兩根引腳相碰,以便放掉電容內殘余的電荷。當表筆剛接通時,表針向右偏轉一個角度,然后表針緩慢地向左回轉,最后表針停下。表針停下來指示的阻值為該電容的漏電電阻,此阻值愈大愈好,最好應接近無窮大處。如果漏電電阻只有幾十千歐,說明這一電解電容漏電嚴重。表針向右擺動的角度越大(表針還應該向左回擺),說明這一電解電容的電容量也越大,反之說明容量越小。

  2、線路上直接檢測

  主要是檢測它是否已開路或已擊穿這兩種明顯故障,而對漏電故障由于受外電路的影響一般是測不準的。用萬用表R×1檔,電路斷開電源后,先放掉殘存在電容器內的電荷。測量時若表針不向右偏轉,說明電解電容內部斷路。如果表針向右偏轉后所指示阻值很?。ń咏搪罚?,說明電容器嚴重漏電或已擊穿。如果表針向右偏轉后無回轉,但所指示的阻值不是很小,說明電容開路的可能很大,應脫開電路后進一步檢測。

  3、線路上通電狀態時檢測

  若懷疑電解電容只在通電狀態下才存在擊穿故障,可以給電路通電,然后用萬用表直流檔測量該電容器兩端的直流電壓,如果電壓很低或為0V,則是該電容器已擊穿。

  對于電解電容的正、負極性標志不清楚的,必須先判別出它的正、負極。對換萬用表筆測兩次,以漏電大(電阻值?。┑囊淮螢闇?,黑表筆所接一腳為負極,另一腳為正極。

  二、電解電容的選用

  1、要盡可能地選用原型號電解電容器。

  2、一般電解電容的電容偏差大些,不會嚴重影響電路的正常工作,所以可以取電容量略大一些或略小一些的電容器代替。但在分頻電路、S校正電路、振蕩回路及延時回路中不行,電容量應和計算要求的盡量一致。在一些濾波網絡中,電解電容的容量也要求非常準確,其誤差應小于±0.3-0.5。

  3、耐壓要求必須滿足,選用的耐壓值應等于或大于原來的值。

  4、無極性電解電容一般應用無極性電解電容代替,實在無辦法時可用兩只容量大一倍的有極性電容逆串聯后代替,方法是將兩只有極性電解電容的正極相連(或將它們的兩個負極相連)。

  5、在選用電解電容時,最好采用耐高溫的電解電容,耐高溫電容的最高工作溫度為105℃,當其在最高工作溫度條件下工作時,能保證2000小時左右的正常工作時間。在50℃下使用80℃的電容時,其壽命可達2.2萬小時,如果此時使用高溫電解電容,其壽命可達9萬小時。

  電容器的選用注意事項

  在確認使用及安裝環境時,作為按產品樣本設計說明書所規定的額定性能范圍內使用的電容器,應當避免在下述情況下使用:

  1、高溫(溫度超過最高使用溫度);

  2、過流(電流超過額定紋波電流),施加紋波電流超過額定值后,會導致電容器體過熱,容量下降,壽命縮短;

  3、過壓(電壓超過額定電壓),當電容器上所施加電壓高于額定工作電壓時,電容器的漏電流將上升,其電氧物性將在短期內劣化直至損壞;

  4、施加反向電壓或交流電壓,當直流鋁電解電容器按反極性接入電路時,電容器會導致電子線路短路,由此產生的電流會引致電容器損壞。若電路中有可能在負引線施加正極電壓,選用無極性電容器;

  5、使用于反復多次急劇充放電的電路中,如快速充電用途,其使用壽命可能會因為容量下降,溫度急劇上升等而縮減;

  6、在直接與水、鹽水、油類相接觸或結露的環境、充滿有害氣體的環境(硫化物、氨水等)、直接日光照射、臭氧、紫外線及有放射性物質的環境、振動及沖擊條件超過了樣本及說明書規定范圍的惡劣環境下,禁止使用電容器;

  7、電容器安裝時,電容器防爆閥上方留有空間、爆閥上方避免配線及安裝其他元件、電容器四周及電路板避免安裝發熱元件。
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