电容的基础知识要点.docx
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电容的基础知识要点
电容的基础知识
常用电容按介质区分有纸介电容、油浸纸介电容、金属化纸介电容、云母电容、薄膜电容、陶瓷电容、电解电容等。
图1电容的外形
表1常用电容的结构和特点
电容种类
电容结构和特点
纸介电容
用两片金属箔做电极,夹在极薄的电容纸中,卷成圆柱形或者扁柱形芯子,然后密封在金属壳或者绝缘材料(如火漆、陶瓷、玻璃釉等)壳中制成。
它的特点是体积较小,容量可以做得较大。
但是有固有电感和损耗都比较大,用于低频比较合适。
云母电容
用金属箔或者在云母片上喷涂银层做电极板,极板和云母一层一层叠合后,再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。
它的特点是介质损耗小,绝缘电阻大、温度系数小,适宜用于高频电路。
陶瓷电容
用陶瓷做介质,在陶瓷基体两面喷涂银层,然后烧成银质薄膜做极板制成。
它的特点是体积小,耐热性好、损耗小、绝缘电阻高,但容量小,适宜用于高频电路。
铁电陶瓷电容容量较大,但是损耗和温度系数较大,适宜用于低频电路。
薄膜电容
结构和纸介电容相同,介质是涤纶或者聚苯乙烯。
涤纶薄膜电容,介电常数较高,体积小,容量大,稳定性较好,适宜做旁路电容。
聚苯乙烯薄膜电容,介质损耗小,绝缘电阻高,但是温度系数大,可用于高频电路。
金属化纸介电容
结构和纸介电容基本相同。
它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代替金属箔,体积小,容量较大,一般用在低频电路中。
油浸纸介电容
它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里,能增强它的耐压。
它的特点是电容量大、耐压高,但是体积较大。
铝电解电容
它是由铝圆筒做负极,里面装有液体电解质,插入一片弯曲的铝带做正极制成。
还需要经过直流电压处理,使正极片上形成一层氧化膜做介质。
它的特点是容量大,但是漏电大,稳定性差,有正负极性,适宜用于电源滤波或者低频电路中。
使用的时候,正负极不要接反。
钽、铌电解电容
它用金属钽或者铌做正极,用稀硫酸等配液做负极,用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成。
它的特点是体积小、容量大、性能稳定、寿命长、绝缘电阻大、温度特性好。
用在要求较高的设备中。
半可变电容
也叫做微调电容。
它是由两片或者两组小型金属弹片,中间夹着介质制成。
调节的时候改变两片之间的距离或者面积。
它的介质有空气、陶瓷、云母、薄膜等。
可变电容
它由一组定片和一组动片组成,它的容量随着动片的转动可以连续改变。
把两组可变电容装在一起同轴转动,叫做双连。
可变电容的介质有空气和聚苯乙烯两种。
空气介质可变电容体积大,损耗小,多用在电子管收音机中。
聚苯乙烯介质可变电容做成密封式的,体积小,多用在晶体管收音机中。
电容器上标有的电容数是电容器的标称容量。
电容器的标称容量和它的实际容量会有误差。
常用固定电容允许误差的等级见表2。
常用固定电容的标称容量系列见表3。
表2常用固定电容允许误差的等级
允许误差
±2% ±5% ±10% ±20% (+20%-30%) (+50%-20%) (+100%-10%)
级别
02 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
表3常用固定电容的标称容量系列
电容类别
允许误差
容量范围
标称容量系列
纸介电容、金属化纸介电容、纸膜复合介质电容、低频(有极性)有机薄膜介质电容
±5%
±10%
±20%
100pF~1uF
1.01.52.23.34.76.8
1uF~100uF
1246810152030
506080100
高频(无极性)有机薄膜介质电容、瓷介电容、玻璃釉电容、云母电容
±5%
1.11.21.31.51.61.82.0
2.42.73.03.33.63.94.3
4.75.15.66.26.87.58.29.1
±10%
1.01.21.51.82.22.7
3.33.94.75.66.88.2
±20%
1.01.52.23.34.76.8
铝、钽、铌、钛电解电容
±10%
±20%
+50/-20%
+100/-10%
1.01.52.23.34.76.8
(容量单位uF)
电容长期可靠地工作,它能承受的最大直流电压,就是电容的耐压,也叫做电容的直流工作电压。
如果在交流电路中,要注意所加的交流电压最大值不能超过电容的直流工作电压值。
表4是常用固定电容直流工作电压系列。
有*的数值,只限电解电容用。
表4常用固定电容的直流电压系列
1.6 4 6.3 10 16 25 32* 40 50 63
100 125* 160 250 300* 400 450* 500 630 1000
由于电容两极之间的介质不是绝对的绝缘体,它的电阻不是无限大,而是一个有限的数值,一般在1000兆欧以上。
电容两极之间的电阻叫做绝缘电阻,或者叫做漏电电阻。
漏电电阻越小,漏电越严重。
电容漏电会引起能量损耗,这种损耗不仅影响电容的寿命,而且会影响电路的工作。
因此,漏电电阻越大越好。
电容的种类也很多,为了区别开来,也常用几个拉丁字母来表示电容的类别,如图2所示。
第一个字母C表示电容,第二个字母表示介质材料,第三个字母以后表示形状、结构等。
上面的是小型纸介电容,下面的是立式矩开密封纸介电容。
表5列出电容的类别和符号。
表6是常用电容的几项特性。
图2
表5电容的类别和符号
顺序
类别
名称
简称
称号
第一个字母
主称
电容器
容
C
第二个字母
介质材料
纸介
电解
云母
高频瓷介
低频瓷介
金属化纸介
聚苯乙烯等有机薄膜
涤纶等有机薄膜
纸
电
云
瓷
Z
D
Y
C
T
J
B
L
第三个字母以后
形状
筒形
管状
立式矩形
圆片形
筒
管
立
圆
T
G
L
Y
结构
密封
密
M
大小
小型
小
X
表6常用电容的几项特性
电容种类
容量范围
直流工作电压
(V)
运用频率
(MHz)
准确度
漏电电阻
(MΩ)
中小型纸介电容
470pF~0.22uF
63~630
8以下
Ⅰ~Ⅲ
>5000
金属壳密封纸介电容
0.01uF~10uF
250~1600
直流,
脉动直流
Ⅰ~Ⅲ
>1000~5000
中、小型金属化纸介电容
0.01uF~0.22uF
160、250、400
8以下
Ⅰ~Ⅲ
>2000
金属壳密封金属化纸介电容
0.22uF~30uF
160~1600
直流,
脉动电流
Ⅰ~Ⅲ
>30~5000
薄膜电容
3pF~0.1uF
63~500
高频、低频
Ⅰ~Ⅲ
>10000
云母电容
10pF~0.51uF
100~7000
75~250以下
02~Ⅲ
>10000
瓷介电容
1pF~0.1uF
63~630
低频、高频
50~3000以下
02~Ⅲ
>10000
铝电解电容
1uF~10000uF
4~500
直流,
脉动直流
ⅣⅤ
钽、铌电解电容
0.47uF~1000uF
6.3~160
直流,
脉动直流
ⅢⅣ
瓷介微调电容
2/7pF~7/25pF
250~500
高频
>1000~10000
可变电容
最小>7pF
最大<1100pF
100以上
低频,高频
>500
电容的类别和符号
电容的种类也很多,为了区别开来,也常用几个拉丁字母来表示电容的类别,如图1所示。
第一个字母C表示电容,第二个字母表示介质材料,第三个字母以后表示形状、结构等。
上图是小型纸介电容,下图是立式矩开密封纸介电容。
表1列出电容的类别和符号。
表2是常用电容的几项特性。
图6表1电容的类别和符号
顺序
类别
名称
简称
称号
第一个字母
主称
电容器
容
C
第二个字母
介质材料
纸介
电解
云母
高频瓷介
低频瓷介
金属化纸介
聚苯乙烯等有机薄膜
涤纶等有机薄膜
纸
电
云
瓷
Z
D
Y
C
T
J
B
L
第三个字母以后
形状
筒形
管状
立式矩形
圆片形
筒
管
立
圆
T
G
L
Y
结构
密封
密
M
大小
小型
小
X
表2常用电容的几项特性
电容种类
容量范围
直流工作电压
(V)
运用频率
(MHz)
准确度
漏电电阻
(MΩ)
中小型纸介电容
470pF~0.22uF
63~630
8以下
Ⅰ~Ⅲ
>5000
金属壳密封纸介电容
0.01uF~10uF
250~1600
直流,
脉动直流
Ⅰ~Ⅲ
>1000~5000
中、小型金属化纸介电容
0.01uF~0.22uF
160、250、400
8以下
Ⅰ~Ⅲ
>2000
金属壳密封金属化纸介电容
0.22uF~30uF
160~1600
直流,
脉动电流
Ⅰ~Ⅲ
>30~5000
薄膜电容
3pF~0.1uF
63~500
高频、低频
Ⅰ~Ⅲ
>10000
云母电容
10pF~0.51uF
100~7000
75~250以下
02~Ⅲ
>10000
瓷介电容
1pF~0.1uF
63~630
低频、高频
50~3000以下
02~Ⅲ
>10000
铝电解电容
1uF~10000uF
4~500
直流,
脉动直流
ⅣⅤ
钽、铌电解电容
0.47uF~1000uF
6.3~160
直流,
脉动直流
ⅢⅣ
瓷介微调电容
2/7pF~7/25pF
250~500
高频
>1000~10000
可变电容
最小>7pF
最大<1100pF
100以上
低频,高频
>500
电解电容极性的判别
不知道极性的电解电容可用万用表的电阻挡测量其极性。
我们知道只有电解电容的正极接电源正(电阻挡时的黑表笔),负端接电源负(电阻挡时的红表笔)时,电解电容的漏电流才小(漏电阻大)。
反之,则电解电容的漏电流增加(漏电阻减小)。
测量时,先假定某极为“+”极,让其与万用表的黑表笔相接,另一电极与万用表的红表笔相接,记下表针停止的刻度(表针靠左阻值大),然后将电容器放电(既两根引线碰一下),两只表笔对调,重新进行测量。
两次测量中,表针最后停留的位置靠左(阻值大)的那次,黑表笔接的就是电解电容的正极。
测量时最好选用R*100或R*1K挡。
电容器的参数与分类
在电子产品中,电容器是必不可少的电子器件,它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源的退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等。
由于电容器的类型和结构种类比较多,因此,我们不仅需要了解各类电容器的性能指标和一般特性,而且还必须了解在给定用途下各种元件的优缺点,以及机械或环境的限制条件等。
这里将对电容器的主要参数及其应用做简单说明。
1. 标称电容量(CR)。
电容器产品标出的电容量值。
云母和陶瓷介质电容器的电容量较低(大约在5000pF以下);纸、塑料和一些陶瓷介质形式的电容器居中(大约在0.005uF~1.0uF);通常电解电容器的容量较大。
这是一个粗略的分类法。
2. 类别温度范围。
电容器设计所确定的能连续工作的环境温度范围。
该范围取决于它相应类别的温度极限值,如上限类别温度、下限类别温度、额定温度(可以连续施加额定电压的最高环境温度)等。
3. 额定电压(UR)。
在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下,可以连续施加在电容器上的最大直流电压或最大交流电压的有效值或脉冲电压的峰值。
电容器应用在高电压场和时,必须注意电晕的影响。
电晕是由于在介质/电极层之间存在空隙而产生的,它除了可以产生损坏设备的寄生信号外,还会导致电容器介质击穿。
在交流或脉动条件下,电晕特别容易发生。
对于所有的电容器,在使用中应保证直流电压与交流峰值电压之和不得超过电容器的额定电压。
4. 损耗角正切(tgδ)。
在规定频率的正弦电压下,电容器的损耗功率除以电容器的无功功率为损耗角正切。
在实际应用中,电容器并不是一个纯电容,其内部还有等效电阻,它的简化等效电路如附图所示。
对于电子设备来说,要求RS愈小愈好,也就是说要求损耗功率小,其与电容的功率的夹角要小。
这个关系为:
tgδ=RS/XC=2*3.14*f*C*RS。
因此,在应用当中应注意选择这个参数,避免自身发热过大而影响寿命。
5. 电容器的温度特性。
通常是以20℃基准温度的电容量与有关温度的电容量的百分比表示。
6. 使用寿命。
电容器的使用寿命随温度的增加而减小。
主要原因是温度加速化学反应而使介质随时间退化。
7. 绝缘电阻。
由于温升引起电子活动增加,因此温度升高将使绝缘电阻降低。
电容器包括固定电容器和可变电容器两大类。
其中固定电容器又可根据其介质材料分为云母电容器、陶瓷电容器、纸/塑料薄膜电容器、电解电容器和玻璃釉电容器等;可变电容器也可以是玻璃、空气或陶瓷介质结构。
以下附表列出了常见电容器的字母符号。
附表
字母
电容器介质材料
字母
电容器介质材料
A
钽电解
L
聚脂等极性有机薄膜
B
聚笨乙烯等非极性有机薄膜
N
铌电解
C
高频陶瓷
O
玻璃膜
D
铝电解
Q
漆膜
E
其他材料电解
T
低频陶瓷
G
合金电解
V
云母纸
H
纸膜复合
Y
云母
I
玻璃釉
Z
纸
J
金属化纸
电容的耐压和绝缘电阻
电容长期可靠地工作,它能承受的最大直流电压,就是电容的耐压,也叫做电容的直流工作电压。
如果在交流电路中,要注意所加的交流电压最大值不能超过电容的直流工作电压值。
表1是常用固定电容直流工作电压系列。
有*的数值,只限电解电容用。
常用固定电容的直流电压系列
1.6 4 6.3 10 16 25 32* 40 50 63
100 125* 160 250 300* 400 450* 500 630 1000
由于电容两极之间的介质不是绝对的绝缘体,它的电阻不是无限大,而是一个有限的数值,一般在1000兆欧以上。
电容两极之间的电阻叫做绝缘电阻,或者叫做漏电电阻。
漏电电阻越小,漏电越严重。
电容漏电会引起能量损耗,这种损耗不仅影响电容的寿命,而且会影响电路的工作。
因此,漏电电阻越大越好。
用万用表判断电容器质量
视电解电容器容量大小,通常选用万用表的R×10、R×100、R×1K挡进行测试判断。
红、黑表笔分别接电容器的负极(每次测试前,需将电容器放电),由表针的偏摆来判断电容器质量。
若表针迅速向右摆起,然后慢慢向左退回原位,一般来说电容器是好的。
如果表针摆起后不再回转,说明电容器已经击穿。
如果表针摆起后逐渐退回到某一位置停位,则说明电容器已经漏电。
如果表针摆不起来,说明电容器电解质已经干涸推失去容量。
有些漏电的电容器,用上述方法不易准确判断出好坏。
当电容器的耐压值大于万用表内电池电压值时,根据电解电容器正向充电时漏电电流小,反向充电时漏电电流大的特点,可采用R×10K挡,对电容器进行反向充电,观察表针停留处是否稳定(即反向漏电电流是否恒定),由此判断电容器质量,准确度较高。
黑表笔接电容器的负极,红表笔接电容器的正极,表针迅速摆起,然后逐渐退至某处停留不动,则说明电容器是好的,凡是表针在某一位置停留不稳或停留后又逐渐慢慢向右移动的电容器已经漏电,不能继续使用了。
表针一般停留并稳定在50-200K刻度范围内。
浅谈钽电解电容器
钽电解电容器作为电解电容器中的一类。
广泛应用于通信、航天和军事工业、海底电览和高级电子装置、民用电器、电视机等多方面。
钽电解电容器是一种用金属钽(Ta)作为阳极材料而制成的,按阳极结构的不同可分为箔式和钽烧粉结式两种,在钽粉烧结式钽电容中,又因工作电解质不同,分为固体电解质的钽电容和非固体电解质的钽电容。
其中,固体钽电解电容器用量大,如CA型、CA42型等。
钽电解电容器的外壳上都有CA标记,但在电路中的符号与其它电解电容器符号却是一样。
最常见的钽电容结构外形如上图所示。
钽电解电容和铝电解电容相比有下述优点。
1.体积小由于钽电容采用了颗粒很细的钽粉,而且钽氧化膜的介电常数ε比铝氧化膜的介电常数高17,因此钽电容的单位体积内的电容量大。
2.使用湿度范围宽一般钽电解电容器都能在-50℃~100℃的温度下正常工作,虽然铝电解也能在这个范围内工作,但电性能远远不如钽电解。
3.寿命长、绝缘电阻高、漏电流小钽电解电容器中钽氧化膜介质不仅耐腐蚀,而且长时间工作能保持良好的性能。
4.阻抗频率特性好对频率特性不好的电容器,当工作频率高时电容量就大幅度下降,损耗(tgδ)也急剧上升。
但固体电解电容器可工作在50kHz以上。
钽电容随频率上升,也要出现容量下降现象,但下降幅度较小,有资料表明,工作在10kHz时钽电容容量下降不到20%,而铝电解电容容量下降达40%。
5.可靠性高钽氧化膜的化学性能稳定,又因钽阳极基体Ta2O5能耐强酸、强碱,所以它能使用固体或含酸的电阻率很低的液体电解质,这就使得钽电解的损耗要比铝电解电容小,而且温度稳定性良好。
铝电解电容器的套管颜色与其特性
一般情况下,铝电解电容器的铝壳外面都有一个塑料套管。
塑料套管的颜色有多种,例如浅蓝色的、橙色的、黄色的等。
生产厂家之所以把铝电解电容器的套管制成五颜六色,其目的并非仅仅为了美观,而是具有特定的意义,在选用和更换铝电解电容器时应重视这一特点。
现给出常见铝电解电容器的套管颜色与含义如下表所示,供广大的电子爱好者参考。
附表:
铝电解电容器的套管颜色与其代表的特性
系列
特点
通用品
小型化
薄型化
低阻抗
双极性
低漏电
用途
电压范围
容量范围
管套颜色
MG
小型标准品
y
y
一般电路
6V3~250V
0y22~10000μF
黑
MT
105℃小型标准品
y
y
高温一电路
6V3~100V
0y22~1000μF
橙
SM
高度为7㎜
y
y
y
微型机
6V3~63V
0y1~190μF
蓝
MG-9
高度为9㎜
y
y
y
薄型机
6V3~50V
0y1~470μF
黑
BP
双极性品
y
y
极性反转回路
6V3~50V
0y47~470μF
浅蓝
EP
高稳
y
y
定时电路,
16~50V
0y1~470μF
浅蓝
定品
代替钽电容
LL
低漏电电流
y
y
定时电路,
10~50V
0y1~1000μF
黄
小信号电路
BPC
耐高波纹电流
y
y
y
电视机S
25~50V
1~12μF
深蓝
校正用
BPA
音质改善用
y
y
y
y
音频电路
25~63V
1~10μF
海蓝
HF
低阻抗
y
y
开关电路
6V3~63V
22~2200μF
灰
HV
高耐压
高压电路
160~4000V
1~100Μf
西太青蓝
铝电解电容器使用须知
直流电解电容器只能使用在直流电路上,其极性必须标明在适当的位置或在导针/端子旁边。
2、在电路回路中如不清楚或不明确线路的极性时,则建议使用无极性电解容器。
3、电解电容器的工作环境温度不能超过规定的使用温度范围。
4、电解电容器应储存于低温及干燥场所,如储存期较长,则使用前应用额定电压对其重新老练。
5、通过电解电容器的纹波电流不应超过其充许范围,如超过了规定值,需选用耐大纹波电流的电解电容器。
6、使用时,电解电容器的工作电压不应超过其额定电压。
7、电烙铁等高温发热装置应与电解电容器塑料外壳保持适当的距离,以防止过热造成塑料套管破裂。
8、在焊接电解电容器时,其焊接时间和焊接温度不应超过10秒钟及260摄氏度。
9、对导针、端子,如施加超过规定的力,将会破坏电解电容器的内部结构。
浅谈电源滤波用电解电容
电容器(capacitor)在音响组件中被广泛运用,滤波、反交连、高频补偿、直流回授…随处可见。
但若依功能及制造材料、制造方法细分,那可不是一朝一夕能说得明白。
所以缩小范围,本文只谈电解电容,而且只谈电源平滑滤波用的铝质电解电容。
每台音响机器都要吃电源─除了被动式前级,既然需要供电,那就少不了「滤波」这个动作。
不要和我争,采用电池供电当然无必要电源平滑滤波。
但电池充电电路也有整流及滤波,故滤波电容器还是会存在。
我们现在习用的滤波电容,正式的名称应是:
铝箔乾式电解电容器。
就我的观察,除加拿大SonicFrontiers真空管前级,曾在高压稳压线路中选用PP塑料电容做滤波外,其它机种一概都是采用铝箔乾式电解电容;因此网友有必要对它多做了解。
面对电源稳压线路中担任电源平滑滤波的电容器,你首先想到的会是什麽?
─容量?
耐压?
电容器的封装外皮上一定有容量标示,那是指静电容量;也一定有耐压标示,那是指工作电压或额定电压。
工作电压(workingvoltage)简称WV,为绝对安全值;若是surgevoltage(简称SV或Vs),就是涌浪电压或崩溃电压;,超过这个电压值就保证此电容会被浪淹死─小心电容会爆!
根据国际IEC384-4规定,低於
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