电容在电路中的作用 电解电容器构造及工作原理

电容器是第二种最常用的元件。电容器的主要物理特性是储存电荷。既然电荷的储存意味着能量的储存，也可以说电容器是一种储能元件，它恰恰储存电能。两块平行的金属板构成一个电容器。电容器的种类很多，有固定电容器、可变电容器、电解电容器、陶瓷片电容器、云母电容器、聚酯电容器、钽电容器等等，其中钽电容器特别稳定。电容可分为固定电容和可变电容。电路中常使用固定电容作为耦合、滤波、积分、微分，与电阻一起构成RC充放电电路，与电感一起构成LC振荡电路。由于可变电容的电容在一定范围内可以任意变化，所以当它与电感一起形成一个LC回路时，回路的谐振频率会随着可变电容的电容变化而变化。通用接收机电路利用这种原理来改变接收机的接收频率。

所谓的电容器是一种包含和释放电荷的电子元件。电容器的基本工作原理是充放电。

当然还有整流、振荡等功能。此外，电容器的结构非常简单，主要由两个正负电极和

夹在绝缘介质中间，所以电容的类型主要由电极和绝缘介质决定。电容器有许多用途，主要如下:

1.DC隔离:作用是阻止DC通过，让AC通过。

2.旁路(去耦):它为交流电路中的一些并联元件提供低阻抗路径。

3.耦合:作为两个电路之间的连接，交流信号被允许通过并传输到下一个电路

4.过滤:这个对于DIY很重要，显卡上的电容基本起到这个作用。

5.温度补偿:补偿其他元件对温度适应性不足的影响，提高电路的稳定性。

6.计时:电容和电阻一起用来确定电路的时间常数。

7.调谐:与频率有关的电路的系统调谐，如手机、收音机和电视机。

8.整流:在预定时间接通或断开半闭合导体开关元件。

9.储能:储存电能，必要时释放。比如相机闪光灯，加热设备等。(现在有些电容的储能水平接近锂电池，一个电容储存的电能可以供一部手机使用一天。

电容器是电路板设计中必不可少的部件，其质量已经成为我们判断电路板质量的一个非常重要的方面。

(1)电容的作用和表示。

它由两个金属电极组成，中间夹着绝缘介质。电容器主要用于级间耦合、滤波、去耦、旁路和信号调谐，因为它们具有阻断直流和交流的特性。电容在电路中用“C”加数字表示，如C8，表示电路中编号为8的电容。

②电容的分类。

电容器分为气体介质电容器、液体介质电容器、无机固体介质电容器和有机固体介质电容器。按极性可分为极性电容和非极性电容。按结构可分为固定电容、可变电容和微调电容。

③电容器容量。

电容容量表示可以储存的电能数量。电容对交流信号的阻断作用称为容抗，它与交流信号的频率和电容有关，容抗XC=1/2πf c (f代表交流信号的频率，C代表电容)。

④电容器的容量单位和耐压。

电容的基本单位是F(法)，其他单位是mF、uF、nF、pF。因为单位F的容量太大，我们一般看到的单位是μF，nF，pF。转换关系:1F=1000000μF，1μ f = 1000nf = 100000pf。

每个电容器都有其耐受电压，用v表示，一般无电极电容器的标称耐受电压值为63V、100V、160V、250V、400V、600V、1000V等。极性电容的耐受电压比较低，一般标称耐受电压值为4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、220V、400V等。

⑤电容器的标记方法和容量误差。

电容器的标注方法分为直接标注法、颜色标注法和数字标注法。对于大容量的电容器，通常采用直接标准法。如果是0.005，表示0.005uF=5nF。如果是5n，表示5nF。

编号方式:容量一般用三位数表示，前两位代表有效位数，第三位是10的幂。例如，102表示10x10x10 PF=1000PF，203表示10x10x10 PF。

色码法，沿电容引线方向，不同的数字用不同的颜色表示，第一圈和第二圈表示电容，第三色表示有效数字后的零数(以pF为单位)。颜色表示的值有:黑色=0，棕色=1，红色=2，橙色=3，黄色=4，绿色=5，蓝色=6，紫色=7，灰色=8，白色=9。

电容误差用符号f、g、j、k、l、m表示，允许误差分别为1%、2%、5%、10%、15%、20%。

⑥区分和测量电容的正负两极。

电容器上标记的黑色方块是负极。PCB上电容位置有两个半圆，彩色半圆对应的引脚为负。引脚的长度也可以用来区分正极和负极。长腿是正的，短腿是负的。

当我们不知道电容器的正负极时，可以用万用表测量。电容器两极之间的介质不是绝对绝缘体，其电阻也不是无穷大，而是有限值，一般在1000兆欧以上。电容器两极之间的电阻称为绝缘电阻或泄漏电阻。电解电容的漏电流只有在电解电容的阳极接正电源(电阻断时为黑色探头)和负极接负电源(电阻断时为红色探头)时才小(漏电阻大)。相反，电解电容器的漏电流增加(漏电阻减小)。这样，我们先假设某极为“+”，万用表选择R*100或R*1K档。然后，假设的“+”极与万用表的黑色探头相连，另一个电极与万用表的红色探头相连。当指针停止时(指针的电阻在左边附近较大)，记下刻度，这样数字万用表就可以直接读取读数。然后对电容放电(触摸两根导线)，再切换两个探头重新测量。在两次测量中，当指针的最后一个停止位置在左侧(或电阻值较大)时，黑色探针连接到电解电容的正极。

⑦使用电容器的一些经验和四个误区。

一些经验:当电路的极性无法确定时，建议使用无极电解电容。流经电解电容器的纹波电流不应超过其允许范围。如果超过规定值，应选择纹波电流大的电容。电容器的工作电压不能超过其额定电压。焊接电容器时，烙铁应与电容器的塑料外壳保持一定的距离，以防止塑料套管因过热而开裂。并且焊接时间不超过10秒，焊接温度不超过260摄氏度。

四个误区:

●电容越大越好。

许多人喜欢在更换电容器时使用大容量电容器。我们知道，虽然电容更大，但集成电路的电流补偿能力更强。且不说体积随着电容的增大而增大，增加了成本，也影响了空的气体流动和散热。关键在于电容上存在寄生电感，电容放电电路会在某一频率点产生谐振。在谐振点，电容的阻抗很小。所以放电电路的阻抗最小，补充能量的效果最好。然而，当频率超过谐振点时，放电电路的阻抗开始增加，电容器提供电流的能力开始下降。电容越大，谐振频率越低，电容可以有效补偿电流的频率范围越小。从保证电容提供高频电流的能力来看，电容越大越好是错误的，在一般电路设计中有参考价值。

●同样容量的电容，并联的小电容越多越好。

电压电阻值、温度电阻值、电容值、ESR(等效电阻)等。是电容器的几个重要参数，ESR自然越低越好。ESR与电容、频率、电压、温度有关。电压固定时，电容越大，ESR越低。由于PCB空之间的限制，板设计中很多小电容并联，所以有人认为并联的小电阻越多，ESR越低，效果越好。理论上的确如此，但考虑到电容引脚焊点的阻抗，并联多个小电容不一定有效。

●ESR越低●效果越好。

结合我们上面改进的电源电路，输入电容的容量更大。相对于容量的要求，ESR的要求可以适当降低。因为输入电容主要是耐压，其次吸收MOSFET的开关脉冲。至于输出电容，可以适当降低耐压和容量的要求。ESR要求稍微高一点，因为需要确保足够的电流吞吐量。但是这里需要注意的是，ESR并不是尽可能低，低ESR电容会导致开关电路振荡。然而，减振电路的复杂性会导致成本的增加。在电路板设计中，这里一般有一个参考值，作为元器件选择参数，以避免减振电路带来的成本增加。

●良好的电容代表高质量。

“唯电容论”一度盛极一时，一些厂商和媒体也刻意将其作为卖点。在电路板设计中，电路设计水平是关键。就像有的厂家可以用两相电源做比有的厂家用四相电源更稳定的产品一样，一味的用高价电容未必能做好产品。测量一个产品，一定要从各个角度考虑，千万不要有意无意夸大电容的作用。

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