2.电子元器件选型——电容（具体实战RVT220UF10V67RV0037选型）

主要是以下几个选型参数：

• 1、容值
• 2、容差
• 3、额定电压
• 4、额定电流
• 5、工作温度
• 6、电容的介电材料
• 7、电容寿命
• 8、物理尺寸和安装方式

电容在电子电路中可谓是无处不在，电容的作用也是十分多，可以消除电路上的噪声，起到过滤器的作用，通常是低通、高通、带通、带阻滤波器。在电源中，电容充当能量储存设备。这里就涉及到一个重要的问题，如何选择合适的电容？

一、容值

容值是选择电容第一个要考虑的因素，需要多大的电容，主要是看你的应用电路。如果要过滤输出整流电压，就需要更大的电容，如果电容只用于过滤小信号电路中的信号噪声，那么小电容就可以了。

假设电容用来过滤整流电流 ，需要一个百微法的大电容。你可以反复试验，直到纹波电压在要求范围内，或者也可以先进行计算。

对于桥式和全波整流电路，所需的电容可以这么计算：

Cmin = 负载电流 /（纹波电压 X 频率）

• Cmin 是所需的最小电容
• 负载电流——就是整流器负载
• 纹波电压 – 是在整流器输出中测得的峰峰值电压波动
• 频率——对于桥式和全波整流器，这是线路频率的两倍。
• 

例子：

下面的电路是一个桥式整流器，在 60Hz 时输入为 120Vrms，负载电流为 2A，纹波电压要求为 43V 峰峰值。这里估算 C1 所需的最小电容值。

式整流电路

Cmin = 负载电流 /（纹波电压 X 频率）

Cmin = 2A / (43V X 2 X 60Hz) = 387uF

基于以下模拟，使用 387uF 的峰峰值纹波电压为 35.5V，接近43V。由于计算结果为最小电容值，选择较大值的电容值，纹波电压会进一步降低。

纹波电压

二、容差

容差也是一个非常重要的选型要素。电容的容差非常多，5%、10%、20%。大多数都是容差大的比容差低要便宜

电容容差

三、额定电压

在选择电容的时候必须要考虑到额定电压，必须知道安装电容的电压等级。通常我在设计的时候，不允许超过75%的额定电压。

通常来说额定电压越高，电容也就越贵，当然还取决于物理尺寸。

例如，在上面的示例电路中，电容两端电压的最大电平是 120Vrms 的峰值电平，约为 170V (1.41 X 120V)。因此，电容额定电压应为 226.67V (170/0.75)。我会选择一个接近于此的标准值。

额定电压

四、额定电流-纹波电流

在理想情况下，当电容安装在直流电压线上时，没有电流会流向电容。但是如果电容两端的实际电压不是纯直流电压，比如电压有微小的波动，就会产生纹波电流。对于小功率电路和电压变化可以忽略不计。

对于用来过滤来自整流器的脉动直流电的电容，纹波电流非常重要。负载越高，纹波电流越大，那么该怎么选择电容呢？

对于整流，大多数时候需要更大的电容才能获得更接近直线的电压。第一个选择是考虑电解电容。在一些纹波电流非常大的应用中，电解电容的纹波电流较小不太适用，这个时候就可以选择薄膜电容，薄膜电容具有非常高的纹波电流额定值，但缺点是容值比较低，需要多并联。

对于下面这个整流电路，一个 330uF 的滤波电容和一个 2A 的负载， 60Hz 的 120Vrms 交流电源。

模拟纹波电流为3.4592A。

全波整流器

模拟纹波电流为3.4592A

可以使用以下等式估算实际纹波电流。

Iripple = CX dV X 频率

• Iripple – 是流向电容器的实际纹波电流
• C——电路中的电容
• dV – 这是输入电压从零到峰值的变化
• 频率——这是交流电压的频率（不是整流波形频率）

现在对上面的数据进行计算：

Iripple = CX dV X 频率

Iripple = 330uF X (170V-0V) X 60Hz = 3.366A

计算值与仿真结果非常接近。这里考虑75%的最大额定电流，所有电容的纹波电流额定值不小于4.5A (3.366A/0.75)。

五、工作温度

在选择电容的时候也需要考虑到环境因素，如果产品暴露在100℃的环境温度下，肯定不能使用额定温度为85℃的电容。同样，最低环境温度为为-30℃，肯定不能使用只能承受-20℃温度的电容。

这个规则看着很简单，但实际上，如果电容暴露在非常高的纹波电流中，就会产生内部热量，就会导致温度升高到环境温度以上，因此要为工作温度留出更多的余量。例如：产品要安装的最高环境温度为60℃，要选择可以承受高于60℃的电容。

电容工作温度

六、电容的介电材料

在SMD电容中，当你买电容的时候，就会遇到这个参数，也就是用于制造电容的介电材料。比如我在设计的时候，也会考虑到X7R、NP0 或 C0G 的电介质。因为通常具有更高的温度范围。参考下面的几个 X7R、NP0 或 C0G 样本与 X5R 的比较。

X7R, NP0/C0G 介电材料

X5R 介电材料

七、电容的寿命

电容寿命或者预期寿命是电容按设计正常工作的时间长度，尤其是对于电解电容来说。

电解电容如果不仔细考虑，很能会在产品生命周期之前就失效了，这是一定要避免的。通常来说datasheet 上对电容的寿命有计算，这是最直接的选择方式。

电容预期寿命计算

八、物理尺寸和安装方式

物理尺寸和安装方式也是不容易忽略的，电容的选择取决于可用空间。贴片电容占地面积小，但容值有限。电解电容容值较大，但是体积也会变大。这个时候就需要综合评估了。

引言：从电容器的分类、命名方法、性能指标，到电容器在电路中的作用，选型及运用，纯干货！

电容器，简称电容（Capacitor，通常用字母“C” 表示）是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路，能量转换，控制等方面。

立创对电容学习

一、基础知识

1.电容器的分类

电容器的种类繁多，其分类方式有多种:

2.电容器的型号命名方法

电容器的型号一般由四部分组成（不适用于压敏、可变和真空电容器）：

第一部分（主称）：用字母表示，电容器用C

第二部分（材料）：用字母表示

第三部分（特征）：一般用数字表示，个别用字母表示

第四部分（序号）：用数字表示

3.主要性能指标

（1）标称电容量

电容器上标有的电容数是电容器的标称容量。电容的基本单位是法拉，简称法（F）。但实际上，法拉是一个很不常用的单位，因为电容器的容量往往比1法拉小得多，常用的电容单位有微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)。它们的关系是：1F=1000mF；1mF=1000μF；1μF=1000nF；1nF=1000pF

一般情况，电容器上都直接写出其容量，也有用数字来标志容量的。通常在容量小于10000pF 的时候，用pF做单位，大于10000pF 的时候，用uF 做单位。为了简便起见，大于 100pF 而小于 1uF 的电容常常不注单位。没有小数点的，它的单位是 pF，有小数点的，它的单位是 uF。如有的电容上标有“332”（3300pF）三位有效数字，左起两位给出电容量的第一、二位数字，而第三位数字则表示在后加 0 的个数，单位是 pF。

（2）允许误差

电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差，在允许的偏差范围内称精度。

（3）额定电压

在规定的工作温度范围内，电容器长期可靠地工作，它能承受的最高直流电压有效值，就是电容器的耐压，也叫做电容器的直流工作电压，一般直接标注在电容器外壳上。如果在交流电路中，要注意所加的交流电压最高不能超过电容器的直流工作电压值。

常用的固定电容工作电压有：6.3V、10V、16V、25V、35V 、50V、63V、100V、2500V、400V、500V、630V

（4）绝缘电阻

直流电压加在电容上，并产生漏电电流，两者之比称为绝缘电阻。绝缘电阻越小，漏电越严重。电容器漏电会引起能量损耗，这种损耗不仅影响电容器的寿命，而且会影响电路的工作。

（5）耗损

电容器在电场作用下，在单位时间内，因发热所消耗的能量叫做耗损。电容器的耗损主要由介质耗损、电导耗损和电容所有金属部分的电阻所引起的。在直流电场的作用下，电容的耗损以漏导耗损形式存在，一般较小；在交变电场的作用下，电容的耗损不仅与漏导有关，而且与周期的极化建立过程有关。

（6）寿命

影响电容器寿命的原因有很多，比如过电压、逆电压、高温、急速放电等等，正常使用情况下，最大的影响因素是温度。电容器的使用寿命随温度的增加而减小，主要原因是温度加速化学反应而使介质随时间退化。电容器的工作温度每增加10℃寿命就会减半。

4.电容器的作用

电容器的基本作用就是充电与放电，但由基本作用所延伸出来的许多电路现象，使得电容器有着不同的用途：

二、电容器的选型及运用

（1）型号

一般在电路中用于低频耦合、旁路去耦等，性能要求不严格时可以采用纸介电容器、电解电容器。低频放大器的耦合电容器，选用1-22μF的电解电容器；

旁路电容根据电路工作频率来选，如在低频电路中，发射极旁路电容选用电解电容器，容量在10-220μF之间；

在中频电路中可选用0.01-0.1μF的纸介、金属化纸介、有机薄膜电容器等；

在高频电路中，则应选用云母电容器和瓷介电容器。在电源滤波和退耦电路中，可选用电解电容器。

（2）精度

在旁路、退耦、低频耦合电路中，一般对电容器的精度没有很严格要求，选用时可根据设计值，选用相近容量或容量略大些的电容器。

但在另一些电路中，如振荡回路、延时回路、音调控制电路中，电容器的容量就应尽可能和计算值一致。

在各种滤波器和各种网络中，对电容量的精度有更高要求，应选用高精度的电容器来满足电路的要求。

（3）额定工作电压

电容器的额定工作电压应高于实际工作电压，并留有足够余量，以防因电压波动而导致损坏。一般而言，应使工作电压低于电容器的额定工作电压的10%-20%。

在某些电路中，电压波动幅度较大，可留有更大的余量。

有极性的电容器不能用于交流电路。

电解电容器的耐温性能很差，如果工作电压超过允许值，介质损耗将增大，很容易导致温升过高，最终导致损坏。

一般说来，电容器工作时只允许出现较低温升，否则属于不正常现象。因此，在设备安装时，应尽量远离发热元件（如大功率管、变压器等）。如果工作环境温度较高，则应降低工作电压使用。

一般小容量的电容器介质损耗很小，耐温性能和稳定性都比较好，但电路对它们的要求往往也比较高，因此选择额定工作电压时仍应留有一定的余量，也要注意环境工作温度的影响。

（4）绝缘电阻

绝缘电阻越小的电容器，其漏电流就越大，漏电流不仅损耗了电路中的电能，重要的是它会导致电路工作失常或降低电路的性能。漏电流产生的功率损耗，会使电容器发热，而其温度升高，又会产生更大的漏电流，如此循环，极易损坏电容器。因此在选用电容器时，应选择绝缘电阻足够高的电容器，特别是高温和高压条件下使用的电容器。

作为电桥电路中的桥臂、运算元件等场合，绝缘电阻的高低将影响测量、运算等的精度，必须采用高绝缘电阻值的电容器。

电容器的损耗在许多场合也直接影响到电路的性能，在滤波器，中频回路、振荡回路等电路中，要求损耗尽可能小，这样可以提高回路的品质因数，改善电路的性能。

（5）温度系数

电容器的温度系数越大，其容量随温度的变化越大，使得电路产生漂移，造成电路工作的不稳定。这在很多电路中是不允许的，例如振荡电路中的振荡回路元件、滤波器等，这些场合应选用温度系数小的电容器，以确保其能稳定工作。

（6）频率特性

在高频应用时，由于电容器自身电感、引线电感和高频损耗的影响，电容器的性能会变差。频率特性差的电容器不仅不能发挥其应有的作用，而且还会带来许多麻烦。例如，纸介电容器的分布电感会使高频放大器产生超高频寄生反馈，使电路不能工作。所以选用高频电路的电容器时，一要注意电容器的频率参数，二要注意电容器的引线不能留得过长，以减小引线电感对电路的不良因影响。

（7）降额

降额使用可以提高可靠性，处于最差工况工作的元件，是实际寿命达不到额定寿命的重要因素。电容降额标准如下：

（8）使用环境

使用环境的好坏，直接影响电容器的性能和寿命。在工作温度较高的环境中，电容器容易产生漏电并加速老化。因此在设计和安装时，应尽可能使用温度系数小的电容器，并远离热源和改善机内通风散热，必要时，应强迫风冷。在寒冷条件下，由于气温很低，普通电解电容器会因电解液结冰而失效，使设备工作失常，因此必须使用耐寒的电解电容器。