基礎電子學系列15 – 如何選擇電容器

在上一篇文章中，我們研究了各種類型的電容器?，F(xiàn)在，讓我們討論為給定應用選擇電容器。通常，除非您有特定的電路要求，否則選擇電容器并不是一項艱巨的任務。工程師通常手頭有一個為電路導出的標稱電容，或者必須將電容與 IC 或有源元件一起使用。大多數(shù) IC（如 555、微控制器 IC 等）在其數(shù)據(jù)表中針對不同的應用都有推薦的電容值。

除非有特定的電路要求，并且如果要求的電容是皮法，則可以使用陶瓷電容。如果要求的電容是毫微法，MLC（多層陶瓷）電容可以盲目相信。如果所需的電容為微法拉，鋁電解電容器是常見的選擇。對于更寬的溫度范圍和穩(wěn)健性，可以使用玻璃和云母電容器。

除標稱電容外，額定電壓是第二個必須考慮的最重要參數(shù)。電容器的額定電壓應始終至少為它在電路中可能遇到的最大電壓的 1.5 倍或兩倍。電容器不如電阻器可靠。一旦施加的電壓接近其最大額定值，它們就很容易損壞。

如果電路有特定要求，則需要考慮許多其他因素。不同類型的電容器更適合特定的電路和應用。下表總結了不同類型電容器的優(yōu)選應用：

除了不同電容器對特定應用的適用性之外，可能需要考慮的其他重要因素包括：

• 公差——必須檢查電路的工作是否依賴于精密電容。如果需要窄電容，則應使用容差最低的電容器。電容器的電容永遠不會超出其額定容差，除非它因過電壓或環(huán)境條件而損壞。

• 工作溫度范圍和溫度系數(shù)——如果電路對溫度敏感或電容在一定溫度范圍內(nèi)的變化不應超出限制，則必須考慮其工作溫度范圍和溫度系數(shù)。應根據(jù)溫度系數(shù)和溫度曲線計算電容變化的程度。電路的溫度敏感性也可以通過使用正負溫度系數(shù)的電容器來處理。在這種情況下，必須計算電容在一定溫度范圍內(nèi)的最大變化。

• 頻率依賴性——許多電容器的電容取決于頻率，可能不適用于特定的頻率范圍。根據(jù)電路的不同，電容的頻率依賴性應該從根本上考慮。

• 運行損耗——運行損耗可能是電路需要能效的一個重要因素（如電池供電電路）。對于此類電路，應仔細選擇電容器，考慮它們的耗散因數(shù)（以百分比表示的典型能量損失）、介電吸收、漏電流或絕緣電阻以及自感。必須將所有這些損耗降至最低，以提高電路的效率和電池壽命。

• 紋波電流 和脈沖電壓——這些是非常重要的檢查。必須針對脈動電壓和最大紋波電流對電路進行操作。應選擇具有適當紋波電流和額定工作電壓的電容器。

• 極性和反向電壓——如果電路中使用電解電容器，則必須按正確的方向連接。其反向電壓額定值應至少是該電路分支中可能的反向電壓的兩倍。

電容器的標準值
電容器也可根據(jù) E 系列提供標準值，如電阻器。要了解有關電阻器、電容器、電感器和齊納二極管的標準值的更多信息，請查看以下文章“基礎電子學系列8 – 電阻器的讀取值、容差和額定功率”。

與電阻器相比，電容器的標準值較少。通常，電容器僅在標準值（10、15、22、33、47 和 68）后跟指定數(shù)量的零的 E-6 系列中可用。

電容器的串聯(lián)和并聯(lián)組合
在標準 E 系列中可能無法獲得所需電容的精確值。在這種情況下，可以使用電容器的串聯(lián)或并聯(lián)組合來獲得電路中所需的電容。當電容器串聯(lián)連接時，等效電容由下式給出：

1/C串聯(lián)= 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + . . . .

當電容器并聯(lián)連接時，等效電容為

C并聯(lián)= C 1 + C 2 + C 3 + 。. . .

電容串聯(lián)組合的方程式源自以下事實：串聯(lián)連接的所有電容的電壓降總和將等于施加的電壓，而通過它們的電流應保持不變。電容串聯(lián)組合的方程式推導如下：

V 總 = V C1 + V C2 + V C3 + 。. . .

1/C串聯(lián)* ∫i.dt = 1/C 1 * ∫i.dt + 1/C 2 * ∫i.dt + 1/C 3 * ∫i.dt + . . .

1/C串聯(lián)= 1/C 1 + 1/C 2 + 1/C 3 + 。. . .

電容并聯(lián)組合的方程式是根據(jù)以下事實得出的：通過所有并聯(lián)連接的電容的電流之和將等于總電流，而它們兩端的電壓應保持不變。電容并聯(lián)組合的方程式推導如下：

i = i1 + i2 + i3 + 。. . .

C并聯(lián)* dV/dt = C 1 * dV/dt + C 2 * dV/dt + C 3 * dV/dt + 。. . . .

C并聯(lián)= C 1 + C 2 + C 3 + 。. . .

讀取電阻包
過去，電容器使用顏色代碼和不同類型的數(shù)字代碼來表示電容器的值、容差和工作電壓。今天，容量、公差和工作電壓印在電容器的主體上或由 BS1852 標準或 BS EN 60062 標準代碼表示。在這些編碼系統(tǒng)中，電容器的值、公差和工作電壓由兩位或三位數(shù)字代碼后跟一個字母表示。電容值始終以皮法表示。如果是兩位代碼，就是電容的直接值，單位是皮法，如果是三位代碼，前兩位表示數(shù)字（E-6系列），第三位表示倍數(shù)以皮法為單位給出電容的最終值?？梢杂靡粋€字母來表示電容器的公差。

例如，如果電容器上印有 47F，則表示其電容值為 47 pF，容差為百分之一。同樣，如果一個電容器上印有 472J，則表示其電容值為 4700 pF 或 4.7nF，容差為百分之五。常用電容的字母代碼如下表所列：

陶瓷電容器有附加代碼，由兩個字母之間的數(shù)字組成，用于指示溫度范圍和溫度系數(shù)。這些代碼中的字母和數(shù)字表示如下：

額定電壓由一個數(shù)字表示，該數(shù)字表示以伏特為單位的工作電壓。例如，數(shù)字“50”表示工作電壓為 50V。

在下一篇文章中，我們將討論超級電容器。