硬件基礎(chǔ)知識---電容容量、尺寸及作用

大家好，小科來為大家解答以上問題。硬件基礎(chǔ)知識---電容容量、尺寸及作用這個很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、電容就像水杯。杯子越大，裝的水就越多。電容器的尺寸越大，容量越大。

2、電容的單位是f，法拉，法拉。這是超大單元，一般電容達(dá)不到這個尺寸。基本單位是pF、nF和uF。1F=1012pF .

3、但法拉并不是電容器的絕對容量，而是相對值，代表的是在相同電壓下能放多少電。即每次放出一定量的電，電壓下降一個固定值。

4、可以理解為電容器儲存的電量為“電容電壓”。這個電壓指的是耐受電壓，也就是電容能充到最大多少伏。它與容量、電壓和體積成正比。越大的價格越貴。

5、比如都是100uF的電解電容，25V 6x 11mm，50V 8x 13mm，200v 16x 25mm。1000uF，450V的電容可以達(dá)到35x60mm，比1號電池還大。(直徑x高度)

6、電容和電容精度

7、一般陶瓷電容最小值為0.5pF，常用的0402電容最大值一般為10uF10V，0805電容最大值一般為47uF10V。電解電容從10uF開始，沒有nF那么小，常用的最大可以達(dá)到10000uF左右。

8、通常情況下，為了采購好，成本低，頂格不選電容。設(shè)計時，建議0402選用4.7uF，0603選用10uF，0805選用22uF。至于電解電容，同樣如此。首先選擇電容值和耐壓值，然后去說明書里找常用的尺寸。

9、容量值能不能做大，主要看體積。許多用于變電站的高壓電容器比一個盒子還大。普通電解電容可以有手臂那么大。

10、所以能不能再小一點，小于0.5pF？是的，但是沒有意義。0402電容的焊盤寄生電容接近1pF。如此小的電容主要用于RF部分。

11、陶瓷電容裝不下容量，一般是黃色或棕色。電解電容的電容一般按照實際值標(biāo)注在外殼上，比如220uF 25V的信息。鉭電容的電容值和電阻一樣標(biāo)在電容器表面，單位為pF。比如226就是22x106pF=22uF。

12、一般電容的精度都不高。有的陶瓷電容精度更高，5% (J級)，普通的10%(K級)，20%(M級)，有的80% ~-20% (Z級)。pF水平大于5%，nF水平大于10%，uF水平一般為20%。電解電容一般也是20%。

13、為什么幾乎不可能使用高精度電容？因為大部分時候都是用電容來穩(wěn)定電源，電容的差異并不影響使用效果。射頻匹配和濾波網(wǎng)絡(luò)偶爾需要pF級電容，5%就夠了，不足以影響濾波器的頻點。

14、電容器尺寸：陶瓷電容器和鉭電容器，尺寸和電阻都是一樣的，英制小尺寸，0201，0402，0603，0805，公制大尺寸，如2520，3525等。對于柱狀電解電容器，尺寸一般用“直徑高度”來描述。

15、所以在設(shè)計硬件的時候，預(yù)留電容的大小要考慮的越大越好。如果預(yù)留6x11的位置，一般最多用100uF 25V。想換小的節(jié)約成本沒問題，換大的就很難了。電容廠家做不出6x11的470uF 25V電容。同樣的問題在陶瓷電容上也需要注意。比如預(yù)留一個0805的電容，最大可以貼22uF 6.3V，所以很難找到更大電容或者更高電壓的材料。

16、電容器的耐壓值在弱電領(lǐng)域主要有4V、6.3V、10V、16V、20V、25V、35V、50V。幾百伏的電容主要用于高壓。耐壓的選擇非常非常重要。如果你犯了一個錯誤，你將處于危險之中。

17、如果在50V電源中使用25V電容會怎么樣？電容可能有機會帶，也可能燒壞短路。一般電解電容承載不了，直接擊穿短路或者干脆爆炸。鉭電容扛不住，一團(tuán)煙火就燒起來了。

18、在硬件設(shè)計中選擇電容時，一定要考慮清楚線路的最高電壓，一般用一半，即電容的耐壓值應(yīng)該是線路電壓的2倍以上。例如，5V電源的電容應(yīng)該是10V而不是6.3V，20V電源的電容應(yīng)該是50V而不是3。

經(jīng)驗上看，陶瓷電容可以選擇略小一些的，因為陶瓷電容對高壓的耐受能力比較好。鉭電容一定要嚴(yán)格按照2倍以上來選擇，因為鉭電容比較容易被擊穿。電解電容推薦使用2倍以上，以避免供應(yīng)商品質(zhì)控制不嚴(yán)格帶來的隱患。

電容的方向：陶瓷電容不分正負(fù)極，電解電容和鉭電容都有正負(fù)極的區(qū)分。如果接反了，就會擊穿然后起火或者爆炸。

不巧的是，電解電容和鉭電容都是對稱的，正反都能焊接。在硬件設(shè)計的時候，要從原理圖、PCB上明確區(qū)分電解電容和鉭電容的正負(fù)極，不能畫反了。SMT貼片的時候也要注意不能反著貼。

↑ 圖：電解電容的符號和陶瓷電容的符號

電解電容有標(biāo)識的是負(fù)極，鉭電容有標(biāo)識的是正極。兩個是相反的。

電容的作用

電容的計算公式：C=εS/4πkd，實話說，我也記不得這是干什么的了>_<||| ，自從高考完，再也沒用過，早就還給老師了。在工作的十幾年中，壓根用不到這些最理論化的計算。

那么電容在硬件設(shè)計中應(yīng)當(dāng)怎么用呢？前面講到了電容的基本特性就是儲能，一個水杯，不斷的充水放水、充電放電。電容的一切應(yīng)用都是圍繞著這個基本特性來開展的。

電阻一般不是用來分壓的，同樣電容一般也不是用來儲能的。純粹用來儲能的場景非常少，這么多年以來，我記得只有一個場景是用來儲能的。

電感用的最多的地方：電源穩(wěn)壓、去耦、濾波、去干擾、射頻調(diào)諧、最后才是儲能。

電容的在交流電下的特性

看案例之前，要先了解一下電容這個“水杯”在接水放水狀態(tài)下的特點：隔絕直流，通過交流。

電容兩端的電壓恒定之后，電容就無法繼續(xù)充電，也無法放電。因此電壓恒定不變的直流電無法穿過電容。這就是電容“隔絕直流”的作用。

如果電容兩端的電壓是變化的，外部電壓低的時候內(nèi)部對外放電，外部電壓高的時候?qū)?nèi)部充電，變化的部分能夠穿過電容。這就是電容“通過交流”的作用。

↑ 圖：并聯(lián)電容濾波

電容并聯(lián)在信號線或電源線上的時候，起到濾波的作用，交流信號導(dǎo)入地上，直流分量通過電容到另一側(cè)。

↑ 圖：串聯(lián)電容隔直

電容串聯(lián)在信號線上，起到隔直的作用。交流分量穿過電容，直流分量被阻擋下來。

↑ 圖： 實際電容在高頻下的等效電路

↑ 圖： 實際電容的頻率響應(yīng)，在特定頻率范圍的等效電阻最小

↑ 圖：1pF電容的高頻頻率響應(yīng)

一個理論的電容，能夠通過所有高頻的信號。但實際上的電容是有寄生電感的，構(gòu)成了一個LC諧振電路，這個電路在諧振點周圍的等效電阻最小。

就是說，電容能夠通過特定頻段范圍的交流信號，阻斷或部分阻斷其他頻段的交流信號。電容越大，能夠濾除的頻段越低。

如果有個無限大的電容，永遠(yuǎn)充不滿電的電容，那么連直流（0Hz的交流）也可以完全濾除掉。

因此在使用過程中，要根據(jù)信號的頻率，來選擇合適的電容。濾除低頻噪聲用大電容，濾除高頻噪聲用小電容。

50、審核

本文到此結(jié)束，希望對大家有所幫助。