2011年，我國(guó)提供了全球近三分之一的無(wú)源元件。中國(guó)電子元器件行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯現(xiàn)，中國(guó)2011年電容器銷售總額達(dá)67億美圓，比2010年增長(zhǎng)了5%。以電阻、電感、電容等為代表的被動(dòng)元件從2011年以來(lái)曾經(jīng)開(kāi)端穩(wěn)中有升，平板電腦為代表的消費(fèi)電子，以及受各種利好政策的積極影響的白色家電、汽車電子、手持設(shè)備等市場(chǎng)對(duì)被動(dòng)元件需求增加，電阻、電容等市場(chǎng)的前景能夠說(shuō)非常悲觀。本期半月談將聚焦電容在不同場(chǎng)所的選型和應(yīng)用，同時(shí)瞻望電容在應(yīng)用市場(chǎng)上呈現(xiàn)的趨向。

電容有很多種命名辦法，依照功用分，包括旁路電容，去耦電容，濾波電容；依照介質(zhì)又可分為瓷介、薄膜介質(zhì)（含多種薄膜）、鋁電解電容器……不過(guò)無(wú)論是哪種電容，它的原理都是一樣的，即應(yīng)用對(duì)交流信號(hào)呈現(xiàn)低阻抗的特性——工作頻率越高，電容值越大則電容的阻抗越小。在電路中，假如電容起的主要作用是給交流信號(hào)提供低阻抗的通路，就稱為旁路電容；假如主要是為了增加電源和地的交流耦合，減少交流信號(hào)對(duì)電源的影響，就能夠稱為去耦電容；假如用于濾波電路中，那么又能夠稱為濾波電容；除此以外，關(guān)于直流電壓，電容器還可作為電路儲(chǔ)能，應(yīng)用充放電起到電池的作用。

正由于電容普遍的應(yīng)用，如何選擇合適和電容器就成了許多工程師關(guān)注的話題。

電源濾波電容的選擇

電容的阻抗與頻率成反比，所以電容能夠阻撓低頻經(jīng)過(guò)。電感正相反——所以二者恰當(dāng)組合,就可過(guò)濾各種頻率信號(hào)。如在整流電路中,將電容并在負(fù)載上或?qū)㈦姼写?lián)在負(fù)載上,可濾去交流紋波。

由于電解電容的作用是過(guò)濾掉電流中的低頻信號(hào)，但即便是低頻信號(hào)，其頻率也分為了好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。因而為了合適在不同頻率下運(yùn)用，電解電容也分為高頻電容和低頻電容（這里的高頻是相對(duì)而言）。

低頻濾波電容主要用于市電濾波或變壓器整流后的濾波，其工作頻率與市電分歧為50Hz；而高頻濾波電容主要工作在開(kāi)關(guān)電源整流后的濾波，其工作頻率為幾千Hz到幾萬(wàn)Hz。當(dāng)我們將低頻濾波電容用于高頻電路時(shí)，由于低頻濾波電容高頻特性不好，它在高頻充放電時(shí)內(nèi)阻較大，等效電感較高。因而在運(yùn)用中會(huì)因電解液的頻繁極化而產(chǎn)生較大的熱量。而較高的溫度將使電容內(nèi)部的電解液氣化，電容內(nèi)壓力升高，招致電容的鼓包和爆裂。

電源濾波電容的大小，平常做設(shè)計(jì)，前級(jí)用4.7u,用于濾低頻，二級(jí)用0.1u，用于濾高頻，4.7uF的電容作用是減小輸出脈動(dòng)和低頻干擾，0.1uF的電容應(yīng)該是減小由于負(fù)載電流瞬時(shí)變化惹起的高頻干擾。普通前面那個(gè)越大越好，兩個(gè)電容值相差大約100倍左右。電源濾波，開(kāi)關(guān)電源，要看你的ESR(電容的等效串聯(lián)電阻)有多大，而高頻電容的選擇好在其自諧振頻率上。大電容是避免浪涌，機(jī)理就好比大水庫(kù)防洪才能更強(qiáng)一樣；小電容濾高頻干擾，任何器件都能夠等效成一個(gè)電阻、電感、電容的串并聯(lián)電路，也就有了自諧振，只要在這個(gè)自諧振頻率上，等效電阻小，所以濾波好。

電容的等效模型為一電感L，一電阻R和電容C的串聯(lián)（下圖），電感L為電容引線所至，電阻R代表電容的有功功率損耗。因此可等效為串聯(lián)LC回路求其諧振頻率，串聯(lián)諧振的條件為WL=1/WC,W=2*PI*f,從而得到此式子f = 1/(2pi* LC)，串聯(lián)LC回路中心頻率處電抗小表現(xiàn)為純電阻，所以中心頻率處起到濾波效果．引線電感的大小因其粗細(xì)長(zhǎng)短而不同，接地電容的電感普通是1MM為 10nH左右，取決于需求接地的頻率。

采用電容濾波設(shè)計(jì)需求思索參數(shù)ESR、ESL、耐壓值調(diào)和振頻率。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)濾波電容的選擇

電路中濾波電容的選型需求思索幾個(gè)方面：電容耐壓、工作溫度、容量等。理論上說(shuō)電源濾波用電容越大越好，普通大電容濾低頻波,小電容濾高頻波。為了取得更大的濾波頻段，能夠?qū)⒁淮笠恍蓚€(gè)電容并聯(lián),普通請(qǐng)求相差兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上。在電源設(shè)計(jì)中,濾波電容的選取準(zhǔn)繩是C≥2.5T/R，在實(shí)踐的應(yīng)用中普通都選取C≥5T/R。

以電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中的濾波電容為例，輸入濾波電容容量的選擇和驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電壓、大功率有直接關(guān)系，需求作一些計(jì)算得到假如此電容容量過(guò)少，驅(qū)動(dòng)器表現(xiàn)為驅(qū)動(dòng)力缺乏；而容量過(guò)大，則增加制形成本。工程應(yīng)用中，有這樣的一個(gè)經(jīng)歷規(guī)律：濾波電容容量數(shù)值等于驅(qū)動(dòng)功率數(shù)值。但需求留意，這只是針對(duì)單相220V交流電全波整流的驅(qū)動(dòng)應(yīng)用。

首先，從電容、電阻的RC時(shí)間常數(shù)τ說(shuō)起：τ越大，則R兩端的電壓越平穩(wěn)，關(guān)于脈動(dòng)電源，則其紋波電壓越少。在工程上，當(dāng)RC時(shí)間常數(shù)滿足以下條件時(shí)，能夠滿足紋波請(qǐng)求。T為脈動(dòng)電源的周期，關(guān)于50Hz市電經(jīng)全波整流后的周期T為：10mS。

故由上兩式能夠得； R為等效負(fù)載電阻； C為濾波電容容量。所以，只需得到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的等效負(fù)載電阻，即可算出濾波電容所需的容量大小。

運(yùn)放電路中的電容選擇

電容器在實(shí)踐運(yùn)用時(shí)可能是不理想的，思索到尺寸和本錢，大多數(shù)適用的、大數(shù)值的電容都是電解型的，可見(jiàn)，這樣的電容特別適用于濾除低頻噪聲：Z=RC+jωLC+1/jωC。

當(dāng)頻率增加時(shí)，電解電容的容抗將降低，直到感抗等于容抗為止，取決于所用的電解電容確實(shí)切型號(hào)，它可能呈現(xiàn)在大約1MHz的頻率處。關(guān)于高頻旁路，請(qǐng)求選用不同型號(hào)的電容，通常是引薦一種低價(jià)的、小型陶瓷電容（0.01～0.1μF）。在1 MHz處，0.1μF電容的容抗是1.6Ω，但是應(yīng)留意，低價(jià)的陶瓷電容多半不都只是 “容”性的。

陶瓷電容有很多功用，**NPO（負(fù)-正-零溫度系數(shù)）器件有±30p pm/℃的溫度系數(shù)，并且相對(duì)較廉價(jià)。但是陶瓷電容不是靈丹妙藥，取決于用作構(gòu)造資料的陶瓷介質(zhì)成分，它們有0.1％到1％，以至更多的介質(zhì)吸收（D.A.）作用。介質(zhì)吸收其實(shí)就是，當(dāng)快速充電和放電時(shí)，吸入到介質(zhì)內(nèi)的電荷不能馬上加到電容上或從電容上分開(kāi)。這種效應(yīng)在有很多通道的數(shù)據(jù)搜集系統(tǒng)中是有害的。在轉(zhuǎn)換以前，這些通道里都有由采樣-堅(jiān)持電路采集的各種各樣的數(shù)據(jù)，在 大階躍的壞情形中，由堅(jiān)持電容的介質(zhì)吸收惹起的誤差，等于介質(zhì)吸收才能 。

由于正在丈量的電壓和以前丈量的電壓之間的差值決議了介質(zhì)吸收指數(shù)所要乘的系數(shù)，所以對(duì)這個(gè)誤差源做快速校正是不可能的。處理方法是運(yùn)用一個(gè)介質(zhì)吸收低于大可允許誤差的電容器。

電容器的應(yīng)用趨向

電容經(jīng)過(guò)開(kāi)展，目前表現(xiàn)出了以下趨向：片式多層瓷介電容器占主要比例，鉭電解電容器急劇增長(zhǎng)，鋁電解電容器和薄膜介質(zhì)電容器所占比例降落，可變和微調(diào)電容器量在降落，云母、紙介和一些有機(jī)薄膜介質(zhì)、管狀瓷介等面臨淘汰；高頻特性及耐溫不易處理和卷繞式構(gòu)造的電容器降落幅度大……而在應(yīng)用方面，由于無(wú)線通訊的不時(shí)開(kāi)展，3G、4G對(duì)電容器產(chǎn)品提出了更高的請(qǐng)求；醫(yī)療電子也邁向小型化和便攜化，讓電容器在醫(yī)療電子抗干擾、穩(wěn)壓等等方面迎來(lái)了新的開(kāi)展……

小型化加速多層陶瓷電容開(kāi)展。挪動(dòng)電話、計(jì)算機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、汽車等范疇大量運(yùn)用多層陶瓷電容，但近年來(lái)數(shù)字產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)步對(duì)陶瓷電容提出了新請(qǐng)求。例如，挪動(dòng)電話的迅猛開(kāi)展請(qǐng)求更高的傳輸速率和更高的性能。在基帶中，為了滿足TV、視頻、游戲的請(qǐng)求，需求高速度、低電壓的處置器；LCD模塊請(qǐng)求低厚度(0.5mm)、大容量電容；PA模塊則等待小型化的產(chǎn)品。自2011開(kāi)端，高端機(jī)頂盒(STB)、高清電視和汽車電子產(chǎn)品正在成為電容器消費(fèi)線的主要驅(qū)動(dòng)力。手機(jī)、無(wú)線網(wǎng)卡和SD卡等小型設(shè)備將刺激多層陶瓷電容器(MLCC)的增長(zhǎng)，進(jìn)一步推進(jìn)小型化趨向。

新能源汽車、光伏、LED照明等節(jié)能范疇的蓬勃開(kāi)展推進(jìn)電容的普遍應(yīng)用。電動(dòng)汽車、風(fēng)力、太陽(yáng)能發(fā)電推進(jìn)了阻容的運(yùn)用。風(fēng)能發(fā)電電源管理系統(tǒng)的時(shí)分，選型時(shí)主要思索高電壓、大容值的電容器，產(chǎn)生很大的產(chǎn)品需求。比方風(fēng)能產(chǎn)品系統(tǒng)，有三處運(yùn)用電容器到這個(gè)產(chǎn)品中，能夠選用薄膜電容器做高電壓吸收的應(yīng)用；還有一個(gè)是DC- LINK，DC-DC轉(zhuǎn)換過(guò)程中，起濾波儲(chǔ)能的作用；還有并網(wǎng)的時(shí)分還有抗干擾的電容。

以鋁電解電容為例，在換混合動(dòng)力、電動(dòng)汽車的電池充電、電壓轉(zhuǎn)換、逆變器等電路中，對(duì)鋁電解電容的需求越來(lái)越高，而鋁電解電容也是風(fēng)電、光伏應(yīng)用中逆變、變壓模塊不可或缺的局部，到2015年市場(chǎng)范圍有望到達(dá)55億元。

LED照明計(jì)劃中，對(duì)LED燈的運(yùn)用壽命影響大的器件就是去耦電容器。固然無(wú)電解電容的LED照明計(jì)劃也曾經(jīng)推出，但是假如不采用電解電容，LED驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)會(huì)變得十分昂貴。在低功率程度上，經(jīng)過(guò)用陶瓷電容取代電解電容能夠處理這一問(wèn)題，而在高質(zhì)量光源燈具上，電解電容是難以去除的。在高質(zhì)量光源燈具上，電解電容是難以去除的。事實(shí)上，假如電解電容質(zhì)量很好，能夠到達(dá)105攝氏度的工作溫度和10000小時(shí)額定工作時(shí)間，就沒(méi)有必要將電解電容從LED驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)中去除。