五、電容器參數的基本公式

1、容量（法拉）

英制： C = （ 0.224 × K · A） / TD

公制： C = （ 0.0884 × K · A） / TD

2、電容器中存儲的能量

E = CV^2/2

3、電容器的線(xiàn)性充電量

I = C （dV/dt）

4、電容的總阻抗（歐姆）

Z = √ ［ RS^2 + （XC – XL）^2 ］

5、容性電抗（歐姆）

XC = 1/（2πfC）

6、相位角 Ф

理想電容器：超前當前電壓 90度

理想電感器：滯后當前電壓 90度

理想電阻器：與當前電壓的相位相同

7、耗散系數 （%）

D.F. = tan δ （損耗角）

= ESR / Xc

= （2πfC）（ESR）

8、品質(zhì)因素

Q = cotan δ = 1/ DF

9、等效串聯(lián)電阻ESR（歐姆）

ESR = （DF） Xc = DF/ 2πfC

10、功率消耗

Power Loss = （2πfCV2） （DF）

11、功率因數

PF = sin δ （loss angle） – cos Ф （相位角）

12、均方根

rms = 0.707 × Vp

13、千伏安KVA （千瓦）

KVA = 2πfCV^2 × 10^（-3）

14、電容器的溫度系數

T.C. = ［ （Ct – C25） / C25 （Tt – 25） ］ × 10^6

15、容量損耗（%）

CD = ［ （C1 – C2） / C1 ］ × 100

16、陶瓷電容的可靠性

L0 / Lt = （Vt / V0） X （Tt / T0）Y

17、串聯(lián)時(shí)的容值

n 個(gè)電容串聯(lián)：1/CT = 1/C1 + 1/C2 + … + 1/Cn

兩個(gè)電容串聯(lián)：CT = C1 · C2 / （C1 + C2）

18、并聯(lián)時(shí)的容值

CT = C1 + C2 + … + Cn

19、重復次數（Againg Rate）

A.R. = % ΔC / decade of time

上述公式中的符號說(shuō)明如下：

K = 介電常數

A = 面積

TD = 絕緣層厚度

V = 電壓

t = 時(shí)間

RS = 串聯(lián)電阻

f = 頻率

L = 電感感性系數

δ = 損耗角

Ф = 相位角

L0 = 使用壽命

Lt = 試驗壽命

Vt = 測試電壓

V0 = 工作電壓

Tt = 測試溫度

T0 = 工作溫度

X ， Y = 電壓與溫度的效應指數。

磁芯，坡莫合金等。

六、 電解電容的電參數

這里的電解電容器主要指鋁電解電容器，其基本的電參數包括下列五點(diǎn)：

1、電容值

電解電容器的容值，取決于在交流電壓下工作時(shí)所呈現的阻抗。因此容值，也就是交流電容值，隨著(zhù)工作頻率、電壓以及測量方法的變化而變化。在標準JISC 5102 規定：鋁電解電容的電容量的測量條件是在頻率為 120Hz，zui大交

流電壓為 0.5Vrms，DC bias 電壓為1.5 ～ 2.0V 的條件下進(jìn)行?？梢詳嘌?，鋁電解電容器的容量隨頻率的增加而減小。

2、損耗角正切值 Tan δ

在電容器的等效電路中，串聯(lián)等效電阻 ESR 同容抗 1/ωC 之比稱(chēng)之為 Tan δ， 這里的 ESR 是在 120Hz 下計算獲得的值。顯然，Tan δ 隨著(zhù)測量頻率的增加而變大，隨測量溫度的下降而增大。

3、阻抗 Z

在特定的頻率下，阻礙交流電流通過(guò)的電阻即為所謂的阻抗（Z）。它與電容等效電路中的電容值、電感值密切相關(guān)，且與 ESR 也有關(guān)系。

Z = √ ［ESR^2 + （XL - XC）^2 ］

式中，XC = 1 / ωC = 1 / 2πfC

XL = ωL = 2πfL

電容的容抗（XC）在低頻率范圍內隨著(zhù)頻率的增加逐步減小，頻率繼續增加達到中頻范圍時(shí)電抗（XL）降至 ESR 的值。當頻率達到高頻范圍時(shí)感抗（XL）變?yōu)橹鲗?，所以阻抗是隨著(zhù)頻率的增加而增加。

4、漏電流

電容器的介質(zhì)對直流電流具有很大的阻礙作用。然而，由于鋁氧化膜介質(zhì)上浸有電解液，在施加電壓時(shí)，重新形成的以及修復氧化膜的時(shí)候會(huì )產(chǎn)生一種很小的稱(chēng)之為漏電流的電流。通常，漏電流會(huì )隨著(zhù)溫度和電壓的升高而增大。

5、紋波電流和紋波電壓

在一些資料中將此二者稱(chēng)做“漣波電流”和“漣波電壓”，其實(shí)就是 ripple current，ripple voltage。 含義即為電容器所能耐受紋波電流/電壓值。 它們和ESR 之間的關(guān)系密切，可以用下面的式子表示：

Urms = Irms × R

式中，Vrms 表示紋波電壓，Irms 表示紋波電流，R 表示電容的ESR

由上可見(jiàn)，當紋波電流增大的時(shí)候，即使在 ESR 保持不變的情況下，漣波電壓也會(huì )成倍提高。換言之，當紋波電壓增大時(shí)，紋波電流也隨之增大，這也是要求電容具備更低 ESR 值的原因。疊加入紋波電流后，由于電容內部的等效串連電阻（ESR）引起發(fā)熱，從而影響到電容器的使用壽命。一般的，紋波電流與頻率成正比，因此低頻時(shí)紋波電流也比較低。

七、電容器容量標示

1、 直標法

用數字和單位符號直接標出。如01uF 表示0.01 微法，有些電容用“R”表

示小數點(diǎn)，如R56 表示0.56 微法。

2、 文字符號法

用數字和文字符號有規律的組合來(lái)表示容量。如p10 表示0.1pF，1p0 表示

1pF，6P8 表示6.8pF， 2u2 表示2.2uF

3、 色標法

用色環(huán)或色點(diǎn)表示電容器的主要參數。電容器的色標法與電阻相同。

電容器偏差標志符號：+100%-0--H、+100%-10%--R、+50%-10%--T、+30%-10%--Q、+50%-20%--S、+80%-20%--Z。

八、電容的作用

作為無(wú)源元件之一的電容，其作用不外乎以下幾種：

1、應用于電源電路，實(shí)現旁路、去藕、濾波和儲能的作用。下面分類(lèi)詳述之：

1）旁路

旁路電容是為本地器件提供能量的儲能器件，它能使穩壓器的輸出均勻化，降低負載需求。 就像小型可充電電池一樣，旁路電容能夠被充電，并向器件進(jìn)行放電。為盡量減少阻抗，旁路電容要盡量靠近負載器件的供電電源管腳和地管腳。 這能夠很好地防止輸入值過(guò)大而導致的地電位抬高和噪聲。地彈是地連接處在通過(guò)大電流毛刺時(shí)的電壓降。

2）去藕

去藕，又稱(chēng)解藕。 從電路來(lái)說(shuō)， 總是可以區分為驅動(dòng)的源和被驅動(dòng)的負載。

如果負載電容比較大， 要把電容充電、放電， 才能完成信號的跳變，在上升沿比較陡峭的時(shí)候， 電流比較大， 這樣驅動(dòng)的電流就會(huì )吸收很大的電源電流，由于電路中的電感，電阻（特別是芯片管腳上的電感，會(huì )產(chǎn)生反彈），這種電流相對于正常情況來(lái)說(shuō)實(shí)際上就是一種噪聲，會(huì )影響前級的正常工作，這就是所謂的“耦合”。

去藕電容就是起到一個(gè)“電池”的作用，滿(mǎn)足驅動(dòng)電路電流的變化，避免相互間的耦合干擾。

將旁路電容和去藕電容結合起來(lái)將更容易理解。旁路電容實(shí)際也是去藕合的，只是旁路電容一般是指高頻旁路，也就是給高頻的開(kāi)關(guān)噪聲提高一條低阻抗泄防途徑。高頻旁路電容一般比較小，根據諧振頻率一般取0.1μF、0.01μF 等；

而去耦合電容的容量一般較大，可能是10μF 或者更大，依據電路中分布參數、以及驅動(dòng)電流的變化大小來(lái)確定。

旁路是把輸入信號中的干擾作為濾除對象，而去耦是把輸出信號的干擾作為濾除對象，防止干擾信號返回電源。這應該是他們的本質(zhì)區別。

3）濾波

從理論上（即假設電容為純電容）說(shuō)，電容越大，阻抗越小，通過(guò)的頻率也越高。但實(shí)際上超過(guò)1μF 的電容大多為電解電容，有很大的電感成份，所以頻率高后反而阻抗會(huì )增大。有時(shí)會(huì )看到有一個(gè)電容量較大電解電容并聯(lián)了一個(gè)小電容，這時(shí)大電容通低頻，小電容通高頻。電容的作用就是通高阻低，通高頻阻低頻。電容越大低頻越容易通過(guò)，電容越大高頻越容易通過(guò)。具體用在濾波中，大電容（1000μF）濾低頻，小電容（20pF）濾高頻。

曾有網(wǎng)友形象地將濾波電容比作“水塘”。由于電容的兩端電壓不會(huì )突變，由此可知，信號頻率越高則衰減越大，可很形象的說(shuō)電容像個(gè)水塘，不會(huì )因幾滴水的加入或蒸發(fā)而引起水量的變化。它把電壓的變動(dòng)轉化為電流的變化，頻率越高，峰值電流就越大，從而緩沖了電壓。濾波就是充電，放電的過(guò)程。

4）儲能

儲能型電容器通過(guò)整流器收集電荷，并將存儲的能量通過(guò)變換器引線(xiàn)傳送至電源的輸出端。 電壓額定值為40～450VDC、電容值在220～150 000μF 之間的鋁電解電容器（如EPCOS 公司的 B43504 或B43505）是較為常用的。根據不同的電源要求，器件有時(shí)會(huì )采用串聯(lián)、并聯(lián)或其組合的形式， 對于功率級超過(guò)10KW 的電源，通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。

2、應用于信號電路，主要完成耦合、振蕩/同步及時(shí)間常數的作用：

1）耦合

舉個(gè)例子來(lái)講，晶體管放大器發(fā)射極有一個(gè)自給偏壓電阻，它同時(shí)又使信號產(chǎn)生壓降反饋到輸入端形成了輸入輸出信號耦合， 這個(gè)電阻就是產(chǎn)生了耦合的元件，如果在這個(gè)電阻兩端并聯(lián)一個(gè)電容， 由于適當容量的電容器對交流信號較小的阻抗，這樣就減小了電阻產(chǎn)生的耦合效應，故稱(chēng)此電容為去耦電容。

2）振蕩/同步

包括RC、LC 振蕩器及晶體的負載電容都屬于這一范疇。

3）時(shí)間常數

這就是常見(jiàn)的 R、C 串聯(lián)構成的積分電路。當輸入信號電壓加在輸入端時(shí)，電容（C）上的電壓逐漸上升。而其充電電流則隨著(zhù)電壓的上升而減小。電流通過(guò)電阻（R）、電容（C）的特性通過(guò)下面的公式描述：

i = （V / R）e - （t / CR）