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PCB技術(shù)中電容的那些事兒,你都知道嗎?

發(fā)布時(shí)間:2015-02-09 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】PCB工程師在設(shè)計(jì)PCB時(shí)最基礎(chǔ)的就是要了解PCB設(shè)計(jì)中的各個(gè)元器件的方方面面,如果你連最基礎(chǔ)的板塊都不了解就不要去談?wù)w設(shè)計(jì)了。關(guān)于PCB中的電容你了解嗎?靜靜的想想你真的懂嗎?不懂就來(lái)看看!
 
電容器
 
電容器一般可以分為沒(méi)有極性的普通電容器和有極性的電解電容。普通電容器分為固定電容器、半可調(diào)電容器(微調(diào)電容器)、可變電容器。
 
一.固定電容器:指一經(jīng)制成后,其電容量不能再改變的電容器。

電容
1.電容的分類(lèi):電容一般按電介質(zhì)來(lái)分類(lèi)。
 
1)紙介電容器:一般容量在幾十皮法(pF)到零點(diǎn)幾微法(uF),耐壓有250V、400V、630V等,容量誤差一般為:±5%,±10%,±20%。還有一種是金屬化紙介電容器,最大特點(diǎn)是具有有限的自愈能力。一般不能用于高頻電路中,工作頻率只有幾十KHZ。
 
2)滌綸電容器;
 
3)聚苯乙烯電容器;
 
4)聚丙烯電容器;
 
5)聚四氟乙烯電容器;
 
6)聚酰亞胺薄膜電容器;
 
7)聚碳酸酯薄膜電容器;
 
8)復(fù)合薄膜電容器;
 
9)漆膜電容器;
 
10)疊片形金屬化聚碳酸酯電容器;
 
11)云母電容器;
 
12)瓷介電容器:價(jià)格低廉,應(yīng)用廣泛。分為低壓低功率和高壓高功率2種。
 
低壓低功率瓷介電容器按照所用材料的性能、特點(diǎn),可以分為I和II型。I型的特點(diǎn)是介質(zhì)損耗低,電容量對(duì)于溫度、頻率、電壓、時(shí)間的穩(wěn)定性都比較好,常用于高頻電路。II型的特點(diǎn)是體積小,但穩(wěn)定性差、介質(zhì)損耗大,常用于低頻電路。超高頻瓷介電容器,可用于頻率不超過(guò)500MHZ的高頻電路中。
 
高壓高功率的瓷介電容器,通常只適合在低損耗、功率不大的電路中使用。
 
13)玻璃釉電容器;

2. 電容的型號(hào)命名:
 
1)各國(guó)電容器的型號(hào)命名很不統(tǒng)一,國(guó)產(chǎn)電容器的命名由四部分組成:
 
第一部分:用字母表示名稱(chēng),電容器為C。
 
第二部分:用字母表示材料。
 
第三部分:用數(shù)字表示分類(lèi)。
 
第四部分:用數(shù)字表示序號(hào)。
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2)電容的標(biāo)志方法:
 
(1)直標(biāo)法:用字母和數(shù)字把型號(hào)、規(guī)格直接標(biāo)在外殼上。
 
(2)文字符號(hào)法:用數(shù)字、文字符號(hào)有規(guī)律的組合來(lái)表示容量。文字符號(hào)表示其電容量的單位:P、N、u、m、F等。和電阻的表示方法相同。標(biāo)稱(chēng)允許偏差也和電阻的表示方法相同。小于10pF的電容,其允許偏差用字母代替:B——±0.1pF,C——±0.2pF,D——±0.5pF,F(xiàn)——±1pF。
 
(3)色標(biāo)法:和電阻的表示方法相同,單位一般為pF。小型電解電容器的耐壓也有用色標(biāo)法的,位置靠近正極引出線的根部,所表示的意義如下表所示:
 
顏色 黑 棕 紅 橙 黃 綠 藍(lán) 紫 灰
耐壓 4V 6.3V 10V 16V 25V 32V 40V 50V 63V
 
(4)進(jìn)口電容器的標(biāo)志方法:進(jìn)口電容器一般有6項(xiàng)組成。
 
第一項(xiàng):用字母表示類(lèi)別;
 
第二項(xiàng):用兩位數(shù)字表示其外形、結(jié)構(gòu)、封裝方式、引線開(kāi)始及與軸的關(guān)系。
 
第三項(xiàng):溫度補(bǔ)償型電容器的溫度特性,有用字母的,也有用顏色的,其意義如下表所示:
 
序號(hào) 字母 顏色 溫度系數(shù) 允許偏差 字母 顏色 溫度系數(shù) 允許偏差
1        A    金         +100                    R   黃    -220 
2        B    灰         +30                      S   綠    -330 
3        C    黑         0                          T   藍(lán)    -470 
4        G                              ±30         U   紫    -750 
5        H    棕         -30         ±60         V         -1000 
6        J                               ±120       W         -1500 
7        K                               ±250      X           -2200 
8        L    紅          -80         ±500     Y           -3300 
9        M                               ±1000    Z          -4700 
10      N                               ±2500    SL                 +350~-1000 
11      P    橙           -150                    YN                 -800~-5800 
 
備注:溫度系數(shù)的單位10e -6/℃;允許偏差是 % 。
 
第四項(xiàng):用數(shù)字和字母表示耐壓,字母代表有效數(shù)值,數(shù)字代表被乘數(shù)的10的冪。
 
第五項(xiàng):標(biāo)稱(chēng)容量,用三位數(shù)字表示,前兩位為有效數(shù)值,第三為是10的冪。當(dāng)有小數(shù)時(shí),用R或P表示。普通電容器的單位是pF,電解電容器的單位是uF。
 
第六項(xiàng):允許偏差。用一個(gè)字母表示,意義和國(guó)產(chǎn)電容器的相同。也有用色標(biāo)法的,意義和國(guó)產(chǎn)電容器的標(biāo)志方法相同。
 
3.電容的主要特性參數(shù):
 
(1)容量與誤差:實(shí)際電容量和標(biāo)稱(chēng)電容量允許的最大偏差范圍。一般分為3級(jí):I級(jí)±5%,II級(jí)±10%,III級(jí)±20%。在有些情況下,還有0級(jí),誤差為±20%。精密電容器的允許誤差較小,而電解電容器的誤差較大,它們采用不同的誤差等級(jí)。
 
常用的電容器其精度等級(jí)和電阻器的表示方法相同。用字母表示:D——005級(jí)——±0.5%;F——01級(jí)——±1%;G——02級(jí)——±2%;J——I級(jí)——±5%;K——II級(jí)——±10%;M——III級(jí)——±20%。
 
(2)額定工作電壓:電容器在電路中能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠工作,所承受的最大直流電壓,又稱(chēng)耐壓。對(duì)于結(jié)構(gòu)、介質(zhì)、容量相同的器件,耐壓越高,體積越大。
 
(3)溫度系數(shù):在一定溫度范圍內(nèi),溫度每變化1℃,電容量的相對(duì)變化值。溫度系數(shù)越小越好。
 
(4)絕緣電阻:用來(lái)表明漏電大小的。一般小容量的電容,絕緣電阻很大,在幾百兆歐姆或幾千兆歐姆。電解電容的絕緣電阻一般較小。相對(duì)而言,絕緣電阻越大越好,漏電也小。
 
(5)損耗:在電場(chǎng)的作用下,電容器在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)熱而消耗的能量。這些損耗主要來(lái)自介質(zhì)損耗和金屬損耗。通常用損耗角正切值來(lái)表示。
 
(6)頻率特性:電容器的電參數(shù)隨電場(chǎng)頻率而變化的性質(zhì)。在高頻條件下工作的電容器,由于介電常數(shù)在高頻時(shí)比低頻時(shí)小,電容量也相應(yīng)減小。損耗也隨頻率的升高而增加。另外,在高頻工作時(shí),電容器的分布參數(shù),如極片電阻、引線和極片間的電阻、極片的自身電感、引線電感等,都會(huì)影響電容器的性能。所有這些,使得電容器的使用頻率受到限制。
 
不同品種的電容器,最高使用頻率不同。小型云母電容器在250MHZ以?xún)?nèi);圓片型瓷介電容器為300MHZ;圓管型瓷介電容器為200MHZ;圓盤(pán)型瓷介可達(dá)3000MHZ;小型紙介電容器為80MHZ;中型紙介電容器只有8MHZ。
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4.電路符號(hào):
 
5.電容的使用:
 
1) 選擇合適的型號(hào):
 
2) 合理確定電容器的精度:
 
3) 確定電容器的額定工作電壓:對(duì)一般電路,電路的工作電壓應(yīng)為電容器額定電壓的10%~20%;當(dāng)有脈動(dòng)電壓時(shí),工作電壓應(yīng)為脈動(dòng)的最高電壓。當(dāng)應(yīng)用于交流時(shí),額定電壓隨頻率的增加而要相應(yīng)增大。當(dāng)溫度環(huán)境比較高時(shí),額定電壓還要選用更大的。
 
4) 盡量選擇絕緣電阻大的電容:
 
5) 考慮溫度系數(shù)和頻率特性:
 
6) 注意使用環(huán)境: 
 
二.電解電容器:
 
電解電容器一般有正、負(fù)極之分,即具有極性。因此在電路中使用時(shí)正、負(fù)極不能接錯(cuò)?,F(xiàn)在已經(jīng)可以制造無(wú)極性的或用于交流電路的電解電容器,稱(chēng)為雙極性電解電容或無(wú)極性電解電容。在外加電壓的作用下,由于某種原因而引起局部損壞的器件,具有自行修補(bǔ)的作用,這種現(xiàn)象叫做電解電容的自愈。
 
電解電容一般只能在-20℃~+70℃的范圍內(nèi)使用。特性受溫度、頻率的影響很大。一般經(jīng)常使用的都是鋁電解電容。鋁電解電容的型號(hào)一般是CDXX,容量、耐壓、正負(fù)極都標(biāo)記在外殼上。有時(shí)也用引線的長(zhǎng)短來(lái)表示,長(zhǎng)線為正,短線為負(fù)。
 
鋁電解電容的損耗較大,溫度、頻率特性差,限制了在交流電路中的應(yīng)用。
 
三.鉭電解電容器:
 
鉭電解電容是用金屬鉭作電極、氧化鉭作介質(zhì)的電容器。特點(diǎn)是:化學(xué)穩(wěn)定性高,額定耐壓高,耐高溫性能好,機(jī)械強(qiáng)度高,體積小。常用CA標(biāo)志,其容量從0.47uF到1000uF,額定耐壓主要有6.3V、10V、16V、63V幾種。性能遠(yuǎn)優(yōu)于鋁電解電容,但價(jià)格比較貴。
 
其它的電解電容還有鈮電解電容,性能更優(yōu),體積更小。鈦電解電容、鉭-鈮電解電容。 
 
四.微型電容器:
 
1.片狀陶瓷電容器:即表貼電容器。容量范圍為1pF~47800pF,耐壓為25V、50V。封裝安裝尺寸和表貼電阻一樣。
 
2.片狀鉭電容器:體積小、容量大。焊接時(shí)溫度限制在280℃以下,時(shí)間小于10S。其容量范圍為0.1uF~100uF,直流工作電壓為4~50V,常用的耐壓為16V、35V等。
 
3.雙電層電解電容:介于電池和電容之間,具有超大容量,被稱(chēng)為超級(jí)電容器。一般只能用于直流或低頻條件下,經(jīng)常作為儲(chǔ)能元件使用。
 
4.半導(dǎo)體電容器
 
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