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电子元件-电容参数

作者:互联网

目录: 一、电容的ESR 1、关于电容ESR 2、电容ESR的测量 3、低ESR在电力控制器中的应用 1)应用场合   2)快速充放电电容(低ESR)生产厂家 二、电容的温度特性 1、涤纶电容与CBB电容温度特性 1)简介   2)温度特性 2、陶瓷电容温度特性 1)一类等级IEC/EN 60384-8/21 和 EIA-RS-198   2)二类等级参照EIA RS-198标准 3、钽电容温度特性 4、日本TAIYO轴向电容温度特性 5、塑料(麦拉)电容(MC)温度特性 6、X2电容(MKP)温度特性 1)参数说明   2)尺寸选型表(MPX/MKP)   3)薄膜电容(上图)与瓷片电容、Y2电容(下图)曲线对比图 三、旁路电容与去耦电容详解 1、简述 2、旁路电容与去耦电容 3、总结 1)冲击电流的产生  2)降低冲击电流影响的措施  3)何为去耦电容 4)去耦电容如何取值  5)去耦电容的种类  6)去耦电容的放置   ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 一、电容的ESR 1、关于电容ESR

下面以 Nichicon 的两个比较好的电解电容说明,一个是 LED 灯专用超长寿电容,一个是小型开关电源用电容的指标,前者保证的 DF=0.2,后者保证的 DF=0.1,根据测试频率 120HZ 来看,电容的 Xc=1/2πfc = 28.23 Ω,DF=Rs/Xc,因此对应的 ESR 就是 5.36 Ω 和 2.82 Ω。

    铝电解电容通常只适用于直流场合,设计工作电压至少要低于额定电压的80%。对于有浪涌防护的电路,其额定浪涌电压要高于防护器件(通常是TVS)的残压。 铝电解电容的规格书只给出了耗散因数正切角tanδ。可以根据以下公式来计算ESR:ESR = tanδ/(2πfC) 例如:120Hz时,tanδ=16%,而C=220uF,则ESR约为965mΩ。可见铝电解电容的ESR非常大,这会导致输出电压纹波很大。因此,使用铝电解电容时,需要配合使用片状陶瓷电容,靠近DC/DC芯片放置。随着开关频率和温度的升高,ESR会下降。 铝电解电容的寿命比较短,选型需要注意。而寿命是和工作温度直接相关,规格书通常给出产品最高温度时的寿命,例如105℃时,寿命为2000小时。 根据经验规律,工作温度每下降10℃,寿命乘以2。如果产品的设计使用寿命为3年,也就是26280小时。则10*log2(26280/2000)=37.3℃,那么设计工作温度不能超过65℃。 ------------------------------------------------------- 2、电容ESR的测量 有制式 LCR 表,可以很精确测量电容的各种参数。但如果特定针对普通电解电容,由于电解电容的 ESR 通常较大,可以用简单的方法测得较好结果,比如你说你有交流信号。不管是信号发生器还是一个工频变压器都好,反正对频率不高,ESR 较大的情况还是比较容易测得相对准确的。 首先找一个参考用电阻,大小应该比估计的 ESR 更大一些,这样方便计算,然后和电容串联接入(正弦波)交流源中,然后用万用表测电容两端电压和参考电阻两端电压,就可以求出回路电流。一个电解电容在低频时,等效为一个理想电容 C1 和 ESR 的 R1 的串联,因此可用这两个电压和已知的参考电阻大小求出 ESR。   下面以一个 47uF 电容和 3Ω 的 ESR 构成电解电容模型说明,Proteus或Multisim均可:   电容的阻抗 Z=R+jX,后期计算如下,结果和预设的 3Ω 非常接近,精度很理想。 ------------------------------------------------------- 3、低ESR在电力控制器中的应用 1)应用场合 低ESR电容用于配电自动化馈线终端FTU中是非常合适的选择,参看“测试相关汇总”之四、断路器分闸、合闸时间测试。多个电容并联可以降低ESR值。 ------------------------------------------------------- 2)快速充放电电容(低ESR)生产厂家 深圳市雅达康电子科技有限公司 深圳市青佺电子有限公司 上海一点点电子科技有限公司 尼吉康 LQ快速充放电电容代售   ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 二、电容的温度特性 来源:https://blog.csdn.net/lxm920714/article/details/86369018 ------------------------------------------------------- 1、涤纶电容与CBB电容温度特性 1)简介 (1)CL是涤纶电容器,又称聚酸酯薄膜电容器。tanδ(3~7)×10^(-3)。电容量可从100pf到几百μf;工作电压从几十伏到上万伏。绝缘电阻高,耐热性好。具有自愈性和无感特性。缺点是损耗tanδ大,电参数稳定性差。 (2)CCB是聚丙烯薄膜电容器。tanδ(1~10)×10^(-4)(比CL低一个数量级)。具有优良的高频绝缘性能,电容量与损耗tanδ在很大频率范围内与频率无关,随温度变化很小,而介电强度随温度升高而有所增加,这是其他介质材料难以具备的。耐温高,吸收系数小。 (3)CL21和CBB21都是金属化电容器,优点是引出线是从喷了金属的端面引出,从而使电流通路很短,所以也称为无感电容器。 ----------------------------- 2)温度特性 CL型与CBB型电容器的温度系数大体上都为300ppm/℃左右,但是CL型为正温度系数,CBB型为负温度系数。CBB型电容器在温度升高40℃时,容量要下降12%左右。所以这两种电容器都不能制成精密电容器,最高精度只有±5%(J)。

------------------------------------------------------- 2、陶瓷电容温度特性 1)一类等级IEC/EN 60384-8/21 和 EIA-RS-198 据上表可以看出,“NP0”电容和“C0G”电容的漂移都为0,容差均为±30ppm/K;“N1500”电容和“P3K”电容的漂移均为1500ppm/K,最大容差均为±250ppm/°C。   ----------------------------- 2)二类等级参照EIA RS-198标准
举列: Z5U电容工作温度范围+10 °C~+85 °C,与25°C 比较其容差+22%~-82%; X7R电容工作温度范围-55 °C~+125 °C,与25°C 比较其容差±15%; X7A电容工作温度范围-55 °C~+125 °C,与25°C 比较其容差±1%。 NP0的容值不能做的太高,目前0.1uF最大;X7R呈正负曲线形式。 -------------------------------------------------------
3、钽电容温度特性 ------------------------------------------------------- 4、日本TAIYO轴向电容温度特性

比如:日本太阳诱电UP050CH105J轴向色环电容

------------------------------------------------------- 5、塑料(麦拉)电容(MC)温度特性


受温度影响小,但价格很贵,在几十元。 ------------------------------------------------------- 6、X2电容(MKP)温度特性 1)参数说明 (1)X2电容器类别,代表这是X2安规电容 (2)104K代表电容器的容量和误差 (3)MPX/MKP代表电容器型号,MKP是金属化聚丙烯膜电容器(Metalized Polypropylene Film Capacitor),即薄膜电容 (4)用三位数表示容量,前两位表示的是容量值,后一位表示的是10的指数。K代表误差为±10% (5)40/110/56/B代表气候类别,下限温度是-40℃,上限温度是110℃,稳态湿热天气为56天,B代表有焰燃烧等级 (6)不同国家的安规认证,对X2电容的额定电压要求是不一样的          CQC认证要求的额定电压是310VAC,其它国家要求为:275V、305VAC、310VAC ---------------------------- 2)尺寸选型表(MPX/MKP)
---------------------------- 3)薄膜电容(上图)与瓷片电容、Y2电容(下图)曲线对比图



        实测MKP-X2 100nF电容: 引自电容器温度特性图   ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 三、旁路电容与去耦电容详解

1、简述

电路来说,总是存在驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大,驱动电路要把电容充电、放电,才能完成信号的跳变,在上升沿比较陡峭的时候,电流比较大,这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流,由于电路中的电感、电阻(特别是芯片管脚上的电感,会产生反弹),这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声,会影响前级的正常工作。这就是耦合。

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2、旁路电容与去耦电容
1)去藕电容就是起到一个电池的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合
2)旁路电容实际也是去藕合的,只是旁路电容一般是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄放途径。高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般是0.1uF、0.01uF等,而去耦合电容一般比较大,是10uF或者更大,依据电路中分布参数,以及驱动电流的变化大小来确定。
3、旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源,这应该是他们的本质区别。

去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用:一方面是本集成电路的蓄能电容,另一方面旁路掉该器件的高频噪声。

数字电路中典型的去耦电容值是0.1μF,这个电容的分布电感的典型值是5μH,0.1μF的去耦电容有5μH的分布电感,它的并行共振频率大约在7MHz左右,也就是说,对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果,对40MHz以上的噪声几乎不起作用。

0.1μF、10μF的电容,并行共振频率在20MHz以上,去除高频噪声的效果要好一些。每10片左右集成电路要加一片充放电电容,或1个蓄能电容,可选10μF左右。最好不用电解电容,电解电容是两层薄膜卷起来的,这种卷起来的结构在高频时表现为电感,要使用钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用并不严格,可按C=1/——即10MHz取0.1μF,100MHz取0.01μF。

分布电容是指由非形态电容形成的一种分布参数。一般是指在印制板或其他形态的电路形式,在线与线之间、印制板的上下层之间形成的电容。这种电容的容量很小,但可能对电路形成一定的影响。在对印制板进行设计时一定要充分考虑这种影响,尤其是在工作频率很高的时候。也成为寄生电容,制造时一定会产生,只是大小的问题。布高速PCB时,过孔可以减少板层电容,但会增加电感。分布电感是指在频率提高时,因导体自感而造成的阻抗增加。

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3、总结

旁路实际上就是给高频干扰提供一个到地的能量释放途径,不同的容值可以针对不同的频率干扰。所以一般旁路时常用一个大贴片加上一个小贴片并联使用。对于相同容量的电容的Q值我认为会影响旁路时高频干扰释放路径的阻抗,直接影响旁路的效果,对于旁路来说,希望在旁路作用时,电容的等效阻抗越小越好,这样更利于能量的泄放。
数字电路输出信号电平转换过程中会产生很大的冲击电流,在供电线和电源内阻上产生较大的压降,使供电电压产生跳变,产生阻抗噪声(亦称开关噪声),形成干扰源。

1)冲击电流的产生

(1)输出级控制正负逻辑输出的管子短时间同时导通,产生瞬态尖峰电流

(2)受负载电容影响,输出逻辑由“0”转换至“1”时,由于对负载电容的充电而产生瞬态尖峰电流。瞬态尖峰电流可达50mA,动作时间大约几ns至几十ns

2)降低冲击电流影响的措施

1)降低供电电源内阻和供电线阻抗

2)匹配去耦电容

3)何为去耦电容

在IC(或电路)电源线端和地线端加接的电容称为去耦电容

4去耦电容如何取值

去耦电容取值一般为0.01uF~0.1uF,频率越高,去耦电容值越小

5去耦电容的种类

①独石    ②玻璃釉   ③瓷片   ④钽

6去耦电容的放置

去耦电容应放置于电源入口处,连线应尽可能短。

有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件,以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地。

 

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标签:电容,ESR,旁路,参数,电子元件,电容器,电解电容,温度
来源: https://blog.csdn.net/liht1634/article/details/113834571