電解電容器構(gòu)造及工作原理

　　電容（Capacitor）是第二種最常用的元件。電容的主要物理特征是儲(chǔ)存電荷。由于電荷的儲(chǔ)存意味著能的儲(chǔ)存，因此也可說電容器是一個(gè)儲(chǔ)能元件，確切的說是儲(chǔ)存電能。兩個(gè)平行的金屬板即構(gòu)成一個(gè)電容器。電容也有多種多樣，它包括固定電容，可變電容，電解電容，瓷片電容，云母電容，滌綸電容，鉭電容等，其中鉭電容特別穩(wěn)定。電容有固定電容和可變電容之分。固定電容在電路中常常用來做為耦合，濾波，積分，微分，與電阻一起構(gòu)成RC充放電電路，與電感一起構(gòu)成LC振蕩電路等。可變電容由于其容量在一定范圍內(nèi)可以任意改變，所以當(dāng)它和電感一起構(gòu)成LC回路時(shí)，回路的諧振頻率就會(huì)隨著可變電容器容量的變化而變化。一般接受機(jī)電路就是利用這樣一個(gè)原理來改變接收機(jī)的接收頻率的。

　　所謂電容，就是容納和釋放電荷的電子元器件。電容的基本工作原理就是充電放電，

　　當(dāng)然還有整流、振蕩以及其它的作用。另外電容的結(jié)構(gòu)非常簡單，主要由兩塊正負(fù)電極和

　　夾在中間的絕緣介質(zhì)組成，所以電容類型主要是由電極和絕緣介質(zhì)決定的。電容的用途非常多，主要有如下幾種：

　　1.隔直流：作用是阻止直流通過而讓交流通過。

　　2.旁路（去耦）：為交流電路中某些并聯(lián)的元件提供低阻抗通路。

　　3.耦合：作為兩個(gè)電路之間的連接，允許交流信號(hào)通過并傳輸?shù)较乱患?jí)電路

　　4.濾波：這個(gè)對(duì)DIY而言很重要，顯卡上的電容基本都是這個(gè)作用。

　　5.溫度補(bǔ)償：針對(duì)其它元件對(duì)溫度的適應(yīng)性不夠帶來的影響，而進(jìn)行補(bǔ)償，改善電路的穩(wěn)定性。

　　6.計(jì)時(shí)：電容器與電阻器配合使用，確定電路的時(shí)間常數(shù)。

　　7.調(diào)諧：對(duì)與頻率相關(guān)的電路進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)諧，比如手機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī)。

　　8.整流：在預(yù)定的時(shí)間開或者關(guān)半閉導(dǎo)體開關(guān)元件。

　　9.儲(chǔ)能：儲(chǔ)存電能，用于必須要的時(shí)候釋放。例如相機(jī)閃光燈，加熱設(shè)備等等。（如今某些電容的儲(chǔ)能水平已經(jīng)接近鋰電池的水準(zhǔn)，一個(gè)電容儲(chǔ)存的電能可以供一個(gè)手機(jī)使用一天。

　　電容是板卡設(shè)計(jì)中必用的元件，其品質(zhì)的好壞已經(jīng)成為我們判斷板卡質(zhì)量的一個(gè)很重要的方面。

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　　由兩個(gè)金屬極，中間夾有絕緣介質(zhì)構(gòu)成。電容的特性主要是隔直流通交流，因此多用于級(jí)間耦合、濾波、去耦、旁路及信號(hào)調(diào)諧。電容在電路中用“C”加數(shù)字表示，比如C8，表示在電路中編號(hào)為8的電容。

　　②電容的分類。

　　電容按介質(zhì)不同分為：氣體介質(zhì)電容，液體介質(zhì)電容，無機(jī)固體介質(zhì)電容，有機(jī)固體介質(zhì)電容電解電容。按極性分為：有極性電容和無極性電容。按結(jié)構(gòu)可分為：固定電容，可變電容，微調(diào)電容。

　　③電容的容量。

　　電容容量表示能貯存電能的大小。電容對(duì)交流信號(hào)的阻礙作用稱為容抗，容抗與交流信號(hào)的頻率和電容量有關(guān)，容抗XC=1/2πf c （f表示交流信號(hào)的頻率，C表示電容容量）。

　　④電容的容量單位和耐壓。

　　電容的基本單位是F（法），其它單位還有：毫法（mF）、微法（uF）、納法（nF）、皮法（pF）。由于單位F 的容量太大，所以我們看到的一般都是μF、nF、pF的單位。換算關(guān)系：1F=1000000μF，1μF=1000nF=1000000pF。

　　每一個(gè)電容都有它的耐壓值，用V表示。一般無極電容的標(biāo)稱耐壓值比較高有：63V、100V、160V、250V、400V、600V、1000V等。有極電容的耐壓相對(duì)比較低，一般標(biāo)稱耐壓值有：4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、220V、400V等。

　?、蓦娙莸臉?biāo)注方法和容量誤差。

　　電容的標(biāo)注方法分為：直標(biāo)法、色標(biāo)法和數(shù)標(biāo)法。對(duì)于體積比較大的電容，多采用直標(biāo)法。如果是0.005，表示0.005uF=5nF。如果是5n，那就表示的是5nF。

　　數(shù)標(biāo)法：一般用三位數(shù)字表示容量大小，前兩位表示有效數(shù)字，第三位數(shù)字是10的多少次方。如：102表示10x10x10 PF=1000PF，203表示20x10x10x10 PF。

　　色標(biāo)法，沿電容引線方向，用不同的顏色表示不同的數(shù)字，第一、二種環(huán)表示電容量，第三種顏色表示有效數(shù)字后零的個(gè)數(shù)（單位為pF）。顏色代表的數(shù)值為：黑=0、棕=1、紅=2、橙=3、黃=4、綠=5、藍(lán)=6、紫=7、灰=8、白=9。

　　電容容量誤差用符號(hào)F、G、J、K、L、M來表示，允許誤差分別對(duì)應(yīng)為±1%、±2%、±5%、±10%、±15%、±20%。

　　⑥電容的正負(fù)極區(qū)分和測量。

　　電容上面有標(biāo)志的黑塊為負(fù)極。在PCB上電容位置上有兩個(gè)半圓，涂顏色的半圓對(duì)應(yīng)的引腳為負(fù)極。也有用引腳長短來區(qū)別正負(fù)極長腳為正，短腳為負(fù)。

　　當(dāng)我們不知道電容的正負(fù)極時(shí)，可以用萬用表來測量。電容兩極之間的介質(zhì)并不是絕對(duì)的絕緣體，它的電阻也不是無限大，而是一個(gè)有限的數(shù)值，一般在1000兆歐以上。電容兩極之間的電阻叫做絕緣電阻或漏電電阻。只有電解電容的正極接電源正（電阻擋時(shí)的黑表筆），負(fù)端接電源負(fù)（電阻擋時(shí)的紅表筆）時(shí)，電解電容的漏電流才?。╇娮璐螅?。反之，則電解電容的漏電流增加（漏電阻減?。?。這樣，我們先假定某極為“+”極，萬用表選用R*100或R*1K擋，然后將假定的“+”極與萬用表的黑表筆相接，另一電極與萬用表的紅表筆相接，記下表針停止的刻度（表針靠左阻值大），對(duì)于數(shù)字萬用表來說可以直接讀出讀數(shù)。然后將電容放電（兩根引線碰一下），然后兩只表筆對(duì)調(diào)，重新進(jìn)行測量。兩次測量中，表針最后停留的位置靠左（或阻值大）的那次，黑表筆接的就是電解電容的正極。

　?、唠娙菔褂玫囊恍┙?jīng)驗(yàn)及來四個(gè)誤區(qū)。

　　一些經(jīng)驗(yàn)：在電路中不能確定線路的極性時(shí)，建議使用無極電解電容。通過電解電容的紋波電流不能超過其充許范圍。如超過了規(guī)定值，需選用耐大紋波電流的電容。電容的工作電壓不能超過其額定電壓。在進(jìn)行電容的焊接的時(shí)候，電烙鐵應(yīng)與電容的塑料外殼保持一定的距離，以防止過熱造成塑料套管破裂。并且焊接時(shí)間不應(yīng)超過10秒，焊接溫度不應(yīng)超過260攝氏度。

　　四個(gè)誤區(qū)：

　　●電容容量越大越好。

　　很多人在電容的替換中往往愛用大容量的電容。我們知道雖然電容越大，為IC提供的電流補(bǔ)償?shù)哪芰υ綇?qiáng)。且不說電容容量的增大帶來的體積變大，增加成本的同時(shí)還影響空氣流動(dòng)和散熱。關(guān)鍵在于電容上存在寄生電感，電容放電回路會(huì)在某個(gè)頻點(diǎn)上發(fā)生諧振。在諧振點(diǎn)，電容的阻抗小。因此放電回路的阻抗最小，補(bǔ)充能量的效果也最好。但當(dāng)頻率超過諧振點(diǎn)時(shí)，放電回路的阻抗開始增加，電容提供電流能力便開始下降。電容的容值越大，諧振頻率越低，電容能有效補(bǔ)償電流的頻率范圍也越小。從保證電容提供高頻電流的能力的角度來說，電容越大越好的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，一般的電路設(shè)計(jì)中都有一個(gè)參考值的。

　　●同樣容量的電容，并聯(lián)越多的小電容越好，

　　耐壓值、耐溫值、容值、ESR（等效電阻）等是電容的幾個(gè)重要參數(shù)，對(duì)于ESR自然是越低越好。ESR與電容的容量、頻率、電壓、溫度等都有關(guān)系。當(dāng)電壓固定時(shí)候，容量越大，ESR越低。在板卡設(shè)計(jì)中采用多個(gè)小電容并連多是出與PCB空間的限制，這樣有的人就認(rèn)為，越多的并聯(lián)小電阻，ESR越低，效果越好。理論上是如此，但是要考慮到電容接腳焊點(diǎn)的阻抗，采用多個(gè)小電容并聯(lián)，效果并不一定突出。

　　●ESR越低，效果越好。

　　結(jié)合我們上面的提高的供電電路來說，對(duì)于輸入電容來說，輸入電容的容量要大一點(diǎn)。相對(duì)容量的要求，對(duì)ESR的要求可以適當(dāng)?shù)慕档?。因?yàn)檩斎腚娙葜饕悄蛪?，其次是吸收MOSFET的開關(guān)脈沖。對(duì)于輸出電容來說，耐壓的要求和容量可以適當(dāng)?shù)慕档鸵稽c(diǎn)。ESR的要求則高一點(diǎn)，因?yàn)檫@里要保證的是足夠的電流通過量。但這里要注意的是ESR并不是越低越好，低ESR電容會(huì)引起開關(guān)電路振蕩。而消振電路復(fù)雜同時(shí)會(huì)導(dǎo)致成本的增加。板卡設(shè)計(jì)中，這里一般有一個(gè)參考值，此作為元件選用參數(shù)，避免消振電路而導(dǎo)致成本的增加。

　　●好電容代表著高品質(zhì)。

　　“唯電容論”曾經(jīng)盛極一時(shí)，一些廠商和媒體也刻意的把這個(gè)事情做成一個(gè)賣點(diǎn)。在板卡設(shè)計(jì)中，電路設(shè)計(jì)水平是關(guān)鍵。和有的廠商可以用兩相供電做出比一些廠商采用四相供電更穩(wěn)定的產(chǎn)品一樣，一味的采用高價(jià)電容，不一定能做出好產(chǎn)品。衡量一個(gè)產(chǎn)品，一定要全方位多角度的去考慮，切不可把電容的作用有意無意的夸大。