朱鲔-细胞核系统的控制中心

电容器参数的基本公式
1、容量（法拉）
英制： C = ( 0.224 × K · A) TD
公制： C = ( 0.0884 × K · A) TD
2、电容器中存储的能量
E = ? CV
2

3、电容器的线性充电量
I = C (dVdt)
4、电容的总阻抗（欧姆）
Z = √ [ R
S
2
+ (X
C
– X
L
)
2
]
5、容性电抗（欧姆）
X
C
= 1(2πfC)
相位角 Ф
理想电容器：超前当前电压 90
o

理想电感器：滞后当前电压 90
o

理想电阻器：与当前电压的相位相同
7、耗散系数 (%)
D.F. = tg δ （损耗角）
= ESR X
C

= (2πfC)(ESR)
8、品质因素
Q = cotan δ = 1 DF
9、等效串联电阻ESR（欧姆）
ESR = (DF) XC = DF 2πfC
10、功率消耗
Power Loss = (2πfCV
2
) (DF)
11、功率因数
PF = sin δ (loss angle) – cos Ф (相位角)
12、均方根
rms = 0.707 × V
p

13、千伏安KVA （千瓦）
KVA = 2πfCV
2
× 10
-3

14、电容器的温度系数
T.C. = [ (C
t
– C
25
) C
25
(T
t
– 25) ] × 10
6

15、容量损耗(%)
CD = [ (C
1
– C
2
) C
1
] × 100
16、陶瓷电容的可靠性
L
0
L
t
= (V
t
V
0
) X (T
t
T
0
)Y
17、串联时的容值
n 个电容串联：1C
T
= 1C
1
+ 1C
2
+ …. + 1C
n

两个电容串联：C
T
= C
1
· C
2
(C
1
+ C
2
)
18、并联时的容值
C
T
= C
1
+ C
2
+ …. + C
n

19、重复次数（Againg Rate）
A.R. = % ΔC decade of time
上述公式中的符号说明如下：
K = 介电常数 A = 面积 TD = 绝缘层厚度 V = 电压 t
= 时间 RS = 串联电阻
f = 频率 L = 电感感性系数 δ = 损耗角 Ф = 相位角 L0
= 使用寿命 Lt = 试验寿命
V
t
= 测试电压 V
0
= 工作电压 T
t
= 测试温度 T
0
= 工作温度
X , Y = 电压与温度的效应指数。
电容的等效串联电阻ESR

普遍的观点是：一个等效串联电阻（ESR）很小的相对较大容量的外部电容能很好< br>地吸收快速转换时的峰值（纹波）电流。但是，有时这样的选择容易引起稳压器（特别是线
性稳压 器 LDO）的不稳定，所以必须合理选择小容量和大容量电容的容值。永远记住，稳压
器就是一个放大 器，放大器可能出现的各种情况它都会出现。
由于 DCDC 转换器的响应速度相对较慢， 输出去耦电容在负载阶跃的初始阶段起主
导的作用，因此需要额外大容量的电容来减缓相对于 DCDC 转换器的快速转换，同时用高频
电容减缓相对于大电容的快速变换。通常，大容量电容的等效串联电阻应 该选择为合适的值，
以便使输出电压的峰值和毛刺在器件的Dasheet 规定之内。
高频转换中，小容量电容在 0.01μF 到0.1μF 量级就能很好满足要求。表贴陶瓷
电容或者多层陶瓷电容（MLCC）具有更小的 ESR。另外，在这些容值下，它们的体积和 BOM
成本都比较合理。如果局部低频去耦不充分，则 从低频向高频转换时将引起输入电压降低。
电压下降过程可能持续数毫秒，时间长短主要取决于稳压器调 节增益和提供较大负载电流的
时间。用 ESR 大的电容并联比用 ESR 恰好那么低的单个电容当然更具成本效益。然而,这需
要你在 PCB 面积、器件数目与成本之间寻求折衷。

电容器的选择及分类
通常，应该如何为我们的电路选择一颗合适的电容呢？应基于以下几点考虑：
1、静电容量；
2、额定耐压；
3、容值误差；
4、直流偏压下的电容变化量；
5、电容的类型；
6、电容的规格。
那么，是否有捷径可寻呢？其实，电容作为器件的外围元件，几乎每
个器件的 Datasheet 或者 Solutions，都比较明确地指明了外围元件的选择参
数，也就是说，据此可以获得基本的 器件选择要求，然后再进一步完善细化之。
其实选用电容时不仅仅是只看容量和封装，具体要看产品所使用环境，
特殊的电路必须用特殊的电容。
下面是 chip capacitor 根据电介质的介电常数分类， 介电常数直接影响电
路的稳定性。
NP0 or CH （K < 150）：
电气性能最稳定，基本上不随温度﹑电压与时间的改变而改变，
适用于对稳定性要求高的高频电路。鉴于 K 值较小，所以在0402、0603、0805
封装下很难有大容量的电容。如 0603 一般最大的 10nF以下。
X7R or YB （2000 < K < 4000）：
电气性能较稳定,在温度﹑电压与时间改变时性能的变化并不显
著（ΔC < ±10%）。适用于隔直、偶合、旁路与对容量稳定性要求不太高的全
频鉴电路。
Y5V or YF（K > 15000）：
容量稳定性较 X7R 差（ΔC < +20% ～ -80%），容量﹑损耗对温
度、电压等测试条件较敏感，但由于其K 值较大，所以适用于一些容值要求较高
的场合。
电容的分类
电容的分类方式及种类很多，基于电容的材料特性，其可分为以下几大类：
铝电解电容
电容容量范围为0.1μF ～ 22000μF，高脉动电流、长寿命、大容量
的不二之选，广泛应用于电源滤波、解藕等场合。
薄膜电容
电容容量范围为0.1pF ～ 10μF，具有较小公差、较高容量稳定性及
极低的压电效应，因此是X、Y 安全电容、EMIEMC 的首选。
钽电容

电容容量范围为2.2μF ～ 560μF ，低等效串联电阻（ESR）、低等
效串联电感（ESL）。脉动吸收、瞬态响应及噪声抑制都优于铝电 解电容，是高
稳定电源的理想选择。
陶瓷电容
电容容量范围为0.5pF ～ 100μF，独特的材料和薄膜技术的结晶，
迎合了当今“更轻、更薄、更节能“的设计理念。
超级电容
电容容量范围为0.022F ～ 70F，极高的容值，因此又称做“金电容”
或者 “法拉电容”。主要特点是：超高容值、良好的充放 电特性，适合于电能
存储和电源备份。缺点是耐压较低，工作温度范围较窄。
电容器在电路中的作用
作为无源元件之一的电容，其作用不外乎以下几种：
1、应用于电源电路，实现旁路、去藕、滤波和储能的作用。下面分类详述之：
1）旁路
旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。 就
像小型可充电电池一样，旁路电容能够被充电，并向器件进行放电。为尽量减少阻抗，旁路电容要尽量 靠近
负载器件的供电电源管脚和地管脚。这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地弹 是地连
接处在通过大电流毛刺时的电压降。
2）去藕
去藕，又称解藕。 从电路来说， 总是可以区分为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，这就是所谓的“耦合”。去藕< br>电容就是起到一个“电池”的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰。
将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。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防途径。高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一
般 取0.1
μ
F、0.01
μ
F 等； 而去耦合电容的容量一般较大，可能是10
μ
F 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。
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。
3）滤波
从理论上（即假设电容为纯电容）说，电容越大，阻抗越小 ，通过的频率也越高。但实际上超过
1
μ
F 的电容大多为电解电容，有很大的电感成 份，所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容
量较大电解电容并联了一个小电容，这时大电 容通低频，小电容通高频。电容的作用就是通高阻低，通高频
阻低频。电容越大低频越容易通过，电容越 大高频越容易通过。具体用在滤波中,大电容（1000
μ
F）滤低频，

小电容（20pF）滤高频。曾有网友形象地将滤波电容比作“水塘”。由于电容的两端电压不会突变，由此< br>可知，信号频率越高则衰减越大，可很形象的说电容像个水塘，不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变
化。它把电压的变动转化为电流的变化，频率越高，峰值电流就越大，从而缓冲了电压。滤波就是充电， 放
电的过程。
4）储能
储能型电容器通过整流器收集电荷，并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。 电
压额定值为40～450VDC、电容值在220～150 000
μ
F 之间的铝电解电容器（如EPCOS 公司的 B4350
4 或B43505）是较为常用的。根据不 同的电源要求，器件有时会采用串联、并联或其组合的形式，对于功
率级超过10KW 的电源，通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。
2、应用于信号电路，主要完成耦合、振荡同步及时间常数的作用：
1）耦合
举个例子来讲，晶体管放大器发射极有一个自给偏压电阻，它同时又使信号产生压降反馈到输入端
形成了 输入输出信号耦合， 这个电阻就是产生了耦合的元件，如果在这个电阻两端并联一个电容，由于适
当容 量的电容器对交流信号较小的阻抗，这样就减小了电阻产生的耦合效应，故称此电容为去耦电容。
2）振荡同步
包括RC、LC 振荡器及晶体的负载电容都属于这一范畴。
3）时间常数
这就是常见的 R、C 串联构成的积分电路。当输入信号电压加在输 入端时，电容（C）上的电压逐
渐上升。而其充电电流则随着电压的上升而减小。电流通过电阻（R）、 电容（C）的特性通过下面的公式
描述：
i = (V R)e - (t CR)