上期回顧：電容選型與應(yīng)用知識(shí)系列大講臺(tái)—電源設(shè)計(jì)中的電容應(yīng)用實(shí)例

本講是《電容選型與應(yīng)用知識(shí)系列大講臺(tái)》的最后一講，在之前跟大家一起討論過(guò)電容基礎(chǔ)知識(shí)大搜羅、電解電容應(yīng)用選型篇（一） 、電解電容應(yīng)用選型篇（二） 、超級(jí)電容選型應(yīng)用篇、電源設(shè)計(jì)中的電容應(yīng)用實(shí)例，這一講我們以Q/A的形式，一起探討工程師在設(shè)計(jì)中使用電容的常見(jiàn)問(wèn)題及技巧，幫助工程師了解電容特性，在電路設(shè)計(jì)中正確選擇和運(yùn)用電容，更好的發(fā)揮電容儲(chǔ)能和濾波的技術(shù)特性，提高設(shè)計(jì)水平和產(chǎn)品可靠性....

Q：鋁電解電容長(zhǎng)期存儲(chǔ)后，怎樣進(jìn)行重新賦能？
A：鋁電解電容長(zhǎng)期擱置后（2年以上），要對(duì)其進(jìn)行額定電壓充電處理（賦能）后使用。因?yàn)殇X電解電容器長(zhǎng)期存放后，漏電流有增加的趨勢(shì)，當(dāng)周?chē)鷾囟容^高時(shí)，這種增加的趨勢(shì)更為顯著。主要是因?yàn)檠趸X介質(zhì)膜受到了電解液中氯離子的損傷。通過(guò)賦能，可以修復(fù)氧化膜。關(guān)于賦能的方法，CDE公司推薦的方法是，經(jīng)過(guò)1000Ω的電阻加上額定電壓30分鐘來(lái)修復(fù)氧化膜，使其漏電流減低到正常值。

Q：鋁電解電容的漏電流測(cè)試的時(shí)間怎樣決定？
A：鋁電解電容的漏電流與其CU（C和U的乘積）有關(guān)，CU越大，漏電流也越大。漏電流隨測(cè)試時(shí)間而減小，一般認(rèn)為5分鐘后漏電流已經(jīng)減少到了接近穩(wěn)定值。利用隨時(shí)間而減小的特性，實(shí)際測(cè)試漏電流時(shí)，為了節(jié)省測(cè)試時(shí)間，當(dāng)漏電流提前達(dá)到小于限定值時(shí)，即可認(rèn)為其已經(jīng)合格，不用等測(cè)完5分鐘。

Q：相同容量的鉭電容是否比鋁電解電容的內(nèi)阻更小，濾波效果更好？
A：是的，相同容量的鉭電容是比鋁電解電容的內(nèi)阻更小。

Q：有的廠家建議為保證鉭電容的可靠性，使用時(shí)串聯(lián)R>3Ω/V的電阻，以限制電流在300mA以下，建議合理嗎？
A：事實(shí)上這種建議是何不合理的，實(shí)際上無(wú)法按這樣的要求去設(shè)計(jì)電路。實(shí)際使用上，為了保證可靠性，鉭電解電容的工作電壓應(yīng)該至少降額50%才能保證可靠性。對(duì)于電源主回路中的鉭電解電容，建議至少降額至其額定電壓的1/3。根據(jù)鉭電解電容在電子行業(yè)的使用經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，從可靠性的角度來(lái)考慮的話，選用的鉭電解電容時(shí)不要選用極限參數(shù)的CU值，需要用到較大容量時(shí)，可以用2個(gè)或幾個(gè)小容量的鉭電解電容并聯(lián)來(lái)替代一個(gè)大容量的鉭電解電容以提高可靠性。

Q：大容量鉭電容在熱插拔領(lǐng)域能否有效抑制瞬態(tài)電壓的干擾？
A：電容的電壓其實(shí)是個(gè)連續(xù)模式的，電流可瞬間的變化，但電流的電壓值瞬間是不允許變化的，它是一個(gè)連續(xù)模式，所以讓它抑制瞬態(tài)電壓的話，有點(diǎn)牽強(qiáng)，如果說(shuō)是來(lái)抑制瞬態(tài)電流的話，可用鉭電容作為一個(gè)理想的器件。

Q：請(qǐng)問(wèn)鉭電容的主要失效模式是什么？新型鉭電容對(duì)此有無(wú)改進(jìn)和突破？
A：目前鉭電容的失效模式就是短路，這種模式對(duì)工程師來(lái)講，有一種危害，所以有些廠商研發(fā)了一種帶保險(xiǎn)絲的鉭電容，做成這種開(kāi)路模式，從廠商的角度來(lái)講，做的新的鉭電容技術(shù)。

Q：鉭電容的最大應(yīng)用優(yōu)勢(shì)是什么？
A：鉭電容最大的優(yōu)勢(shì)是沒(méi)有壽命限制，另外是高CU值，就是高容量和電壓的比，電壓容量比是非常高的，還有就是封裝上的優(yōu)勢(shì)，它最小可以做到0402 的小封裝。

Q：如何解釋“鉭電容沒(méi)有壽命限制”？
A：所有的鉭電容有沒(méi)有壽命限制是取決于它的內(nèi)部所使用的材料，就是介質(zhì)材料和布局的材料，有壽命限制，是因?yàn)樗捎昧穗娊庖?，電解液?huì)隨著使用的時(shí)間的長(zhǎng)短蒸發(fā)引起的，如果電解蒸發(fā)完了，它就失效，所以它會(huì)有一個(gè)壽命，因?yàn)殂g電是固體電容，它所有的材質(zhì)，正極負(fù)極以及材質(zhì)都是固體材料，所以就相對(duì)比較的穩(wěn)定，只要在正常的條件下使用，理論上來(lái)講是沒(méi)有壽命限制的。

Q：鉭電容器的溫度和高頻范圍是多少？
A：如果是固體鉭電容，它的溫度是從負(fù)的55 度到正的125 度，隨著溫度的升高，電壓會(huì)有一定的衰減，溫度如果是100 度，電壓是6.3 伏的話，那可能就要增加0.9，如果到125 度的話，會(huì)有更低的壓降，在規(guī)格書(shū)里面都有詳細(xì)的介紹，至于說(shuō)高頻特性，這個(gè)要看是多大，這些頻率是有一定的變化的。鉭電容在一般的頻率下，隨著頻率的升高，容量不會(huì)特別的大，像其它的ESR 值會(huì)有一些變化的。

Q：鉭電容和MLCC 在應(yīng)用上有何不同？
A：鉭電容和MLCC 是兩種完全不同的電容，介質(zhì)材料也是完全不一樣的，MLCC 是采用疊成的方式，而鉭電容是一個(gè)整體方式，疊成的方式在電壓或者是電流通過(guò)的時(shí)候，會(huì)有雜音存在，就是機(jī)械共振物理現(xiàn)象存在，比說(shuō)說(shuō)MLCC 的等效串聯(lián)電阻值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鉭電容，但是現(xiàn)在MLCC 的技術(shù)是不能夠完全替代鉭電容，在大溶質(zhì)上面還不能做到，所以鉭電容在大電容方面有很大的優(yōu)勢(shì)。
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Q：請(qǐng)問(wèn)濕式鉭電容與同規(guī)格的干式相比，哪種類型價(jià)格低？
A：濕式鉭電容和鉭電容是完全應(yīng)用在不同的地方的，濕式鉭電容應(yīng)用在一些比較特殊的場(chǎng)合，像石油勘探和一些比較特殊的軍工領(lǐng)域，鉭電容主要是應(yīng)用在一些工業(yè)領(lǐng)域方面，像消費(fèi)類的電子產(chǎn)品方面，它們的價(jià)格是完全不能對(duì)比的，濕式鉭電容的價(jià)格幅度比較大，但是相對(duì)的鉭電容的價(jià)格就比較便宜的，濕式電容每批采購(gòu)的數(shù)量會(huì)很少，有時(shí)候甚至是幾個(gè)幾個(gè)都可以買(mǎi)，但是鉭電容卻是論批次買(mǎi)的，所以它們的價(jià)格是沒(méi)有辦法對(duì)等的。

Q：超級(jí)電容器是否比電池更好？
A：超級(jí)電容器不同于電池，在某些應(yīng)用領(lǐng)域，它可能優(yōu)于電池。有時(shí)將兩者結(jié)合起來(lái)，將電容器的功率特性和電池的高能量存儲(chǔ)結(jié)合起來(lái)，不失為一種更好的途徑。超級(jí)電容器在其額定電壓范圍內(nèi)可以被充電至任意電位，且可以完全放出。而電池則受自身化學(xué)反應(yīng)限制工作在較窄的電壓范圍，如果過(guò)放可能造成永久性破壞。超級(jí)電容器與其體積相當(dāng)?shù)膫鹘y(tǒng)電容器相比可以存儲(chǔ)更多的能量，電池與其體積相當(dāng)?shù)某?jí)電容器相比可以存儲(chǔ)更多的能量。在一些功率決定能量存儲(chǔ)器件尺寸的應(yīng)用中，超級(jí)電容器是一種更好的途徑。超級(jí)電容器可以反復(fù)傳輸能量脈沖而無(wú)任何不利影響，相反如果電池反復(fù)傳輸高功率脈沖其壽命大打折扣。超級(jí)電容器可以快速充電而電池快速充電則會(huì)受到損害。

Q：如何選擇我所需的超級(jí)電容器？
A：首先，功率要求、放電時(shí)間及系統(tǒng)電壓變化起決定作用。
其次，超級(jí)電容器的輸出電壓降由兩部分組成，一部分是超級(jí)電容器釋放能量；另一部分是由于超級(jí)電容器內(nèi)阻引起。兩部分誰(shuí)占主要取決于時(shí)間，在非常快的脈沖中，內(nèi)阻部分占主要的，相反在長(zhǎng)時(shí)間放電中，容性部分占主要。
根據(jù)最高工作電壓、工作截止電壓、平均放電電流、放電時(shí)間多長(zhǎng)這四個(gè)基本參數(shù)決定您選擇電容器的大小。

Q：積分電容用什么類型的效果好
A：基本原則是：漏電流要小。積分電容理論上說(shuō)采用云母電容最好。精度、穩(wěn)定度、溫度影響等不比 CBB 差，而且沒(méi)有吸收效應(yīng)，應(yīng)該試最為理想的器件。但是，云母電容容量不容易做得太大（一般 10P-10000P)，而且價(jià)格非常高。目前市場(chǎng)上常用的電容器損耗比較低的也就是 CBB 和云母。CBB 的成品容量比較大，所以選 CBB 電容 。

Q：同樣容量的電容，并聯(lián)越多的小電容越好嗎？
A：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。

Q：ESR 越低，效果越好嗎？
A：結(jié)合我們上面的提高的供電電路來(lái)說(shuō)，對(duì)于輸入電容來(lái)說(shuō)，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悄蛪海浯问俏誐OSFET 的開(kāi)關(guān)脈沖。對(duì)于輸出電容來(lái)說(shuō)，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(guò)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(kāi)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。

Q：濾波電容、旁路電容、退耦電容的區(qū)別？
A：濾波電容、旁路電容、退藕電容主要是從不同的角度來(lái)命名。事實(shí)上，它們的原理和功能是一樣的。都是利用了電容器的儲(chǔ)能功能和阻抗頻率性能。有時(shí)不同的人的叫法之間會(huì)互相混淆。事實(shí)上可以不必區(qū)分得那么清楚，只要記住“大電容濾除低頻，小電容濾除高頻”這個(gè)業(yè)界總結(jié)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)即可。

Q：耦合電容器的選用？
A：大家都知道耦合電容器再放大電路中主要起同交流阻直流的作用。電容器本身是有阻抗的，而且也有漏電流。所以要根據(jù)不同的需要選擇合適的電容器。對(duì)于低頻電路，比如音頻電路，電容器的容量必須足夠大，電容器的阻抗才夠小，所以一般是用電解電容做低頻電路的耦合電容。由于電解電容器的漏電流較大，所以必須選用低漏電系列的電解電容器。對(duì)于要求較高的場(chǎng)合，可以選用有機(jī)薄膜電容器作低頻耦合電容，不過(guò)有機(jī)薄膜電容的體積較大、價(jià)格較高。高頻放大電路中，此時(shí)即使容量不大阻抗也較小，片式陶瓷電容成為高頻耦合電容的最佳選擇，因?yàn)樘沾呻娙萦休^好的高頻性能。

Q：在mp3、手機(jī)的音頻電路里，最常用的容量是多少？
A：在MP3、手機(jī)的音頻電路里，最常用的容量是從10UF 到220UF 的，其實(shí)山寨機(jī)手機(jī)里面，采用的是33UF,如果想要手機(jī)有更好的音效效果，建議使用100UF 或者220UF 的鉭電容。

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