电容器原理检测原理.ppt

电容器原理检测与选用 1 电容器的定义与分类2 电容器的型号命名法3 电容器的容值标注方法4 电客器的检测方法5 电容器的选用常识 1 定义 是由两块金属电极之间夹一层绝缘电介质构成 当在两金属电极间加上电压时 电极上就会储存电荷 所以电容器是储能元件 即储存电荷的容器 2 特點 它具有充放电特性和阻止直流电流通过 允许交流电流通过的能力 隔直通交 在充电和放电过程中 两极板上的电荷有积累过程 也即电压有建立过程 因此电容器上的电压不能突变 电容器的容抗与频率 容量之间成反比 即分析容抗大小时就得联系信号的频率高低 容量大小 1 电容器的定义与分类 在电路中用於调谐 滤波 耦合 旁路 能量转换和延時等 具有 隔直 和 通交 功能 电容器的种类如下 名词解释 1 滤波 指滤除干扰信号 杂波等2 耦合 指将两个或两个以上的电路连接起来并使之相互影响的方法3 退耦 指消除或减轻两个以上电路间在某方面相互影响的方法4 旁路 指与某组件或某电路相并联 其中某一端接地 将有关信号短接到地5 谐振 指与电感并联或串联后 其自由振荡频率与输入频率相同时产生的现象 铝电解电容器aluminumelectrolyticcap 簿膜电容器filmcapacitors 钽电解电容器tantalumelectrolyticcapacitors 独石电容器 瓷介电容器ceramiccapacitors 3 分类1 按其结构 可分为以下三种 固定电容器 电容量是固定不可调的 图2 l所示为几种固定电容器的外形和电路符号 其中图 a 电容器符号 带 号的为电解电容器 图 b 瓷介电容器 图 c 云母电容器 图 d 涤纶薄膜电容器 图 e 金属化纸介电容器 图 f 电解电容器 ii 半可变电容器 微调电容器 电容器容量可在小范围内变化 其可变容量为几至几十皮法 最高达一百皮法 以陶瓷为介质时 适用于整机调整后电容量不需经常改变的场合 常以空气 云母或陶瓷作为介质 用途 薄膜介质用于收音机 收录机 电子仪器等振荡电路作电路补偿 陶瓷介质用于高频调谐的高频振荡回路 iii 可变电容器 可变电容器的种类很多 按结构分有单连 双连 三连 四连等 按介质分有空气介质 簿膜介质两类 其外形如图2 3所示 2 按电容器介质材料 可分为以下几种 电解电容器 以铝 钽 铌 钛等金属氧化膜作介质的电容器 应用最广的是铝电解电容器 它容量大 0 1uf 47000uf 体积小 耐压高 但耐压越高 体积也就越大 一般在500v以下 寿命短 存储寿命小于5年 常用于交流旁路和滤波 缺点是容量误差大 且随频率而变动 绝缘电阻低 钽 铌电容主要用于温度变化范围大 对频率特性要求高 对产品稳定性 可靠性要求严格的电路中 但这两种电容器的价格较高 长脚为正极 短脚為负极 注意 电解电容是有极性的电容 使用时必须注意极性 正极接高电位 负极接低电位 极性接反時会引起电容器爆炸 通过管脚和电容体的白色色带来判别 长脚是正极 短脚是负极 带 号的白色色带对应的脚為负极 云母电容器 以云母片作介质的电容器 其特点是高频性能稳定 损耗小 漏电流小 耐压高 从几百伏到几千伏 但容量小 从几十皮法到几万皮法 可广泛用于高温 高频 脉冲 高稳定性的电路中 但云母电容器的生产工艺复杂 成本高 体积大 容量有限 这使它的使用范围受到了限制 瓷介电容器 以高介电常数 低损耗的陶瓷材料为介质 体积小 损耗小 温度系数小 可工作在超高频范围 但耐压较低 一般为60v 70v 容量较小 一般为lpf 1000pf 为克服容量小的缺点 现在采用了铁电陶瓷和独石电容 它们的容量分别可达680pf 0 047pf和0 01pf一几uf 但其温度系数大 损耗大 容量误差大 高压大功率瓷片电容器可制成鼓形 瓶形 板形等形式 主要用于电力系统的功率因子补偿 直流功率变换等电路中 玻璃釉电容 以玻璃釉作介质 它具有瓷介电容的优点 且体积比同容量的瓷介电容小 其容量范围为4 7pf 4uf 另外 其介电常数在很宽的频率范围内保持不变 还可应用到125t高温下 独石电容又叫积层电容是由贴片电容用两根引线将电极引出 再用环氧树脂包封而成 它具备贴片电容的各种电性能 同时又增强了机械强度和耐湿性 被广泛应用于电子精密仪器 v独石电容 i 纸介电容器 纸介电容器的电极用铝箔或锡箔做成 绝缘介质是浸蜡的纸 相迭后卷成圆柱体 外包防潮物质 有时外壳采用密封的铁壳以提高防潮性 大容量的电容器常在铁壳里灌满电容器油或变压器油 以提高耐压强度 被称為油浸纸介电容器 纸介电容器的优点是在一定体积内可以得到较大的电容量 且结构简单 价格低廉 但介质损耗大 稳定性不高 主要用于低频电路的旁路和隔直电容 其容量一般为100pf 10pf 新发展的纸介电容器用蒸发的方法使金属附着于纸上作为电极 因此体积大大缩小 称為金属化纸介电容器 其性能与纸介电容器相仿 但它有一个最大特点是被高电压击穿后 有自愈作用 即电压恢复正常后仍能工作 i 有机薄膜电容器 用聚苯乙烯 聚四氟乙烯或涤纶等有机薄膜代替纸介质 做成的各种电容器 与纸介电容器相比 它的优点是体积小 耐压高 损耗小 绝缘电阻大 稳定性好 但温度系数大 涤纶电容器的体积小 容量范围大 耐热 耐潮性能好 cbb无感电容 用于高频去耦 该电容器采用聚丙烯作介质 并用真空蒸镀法将铝沉积在薄膜上作电极卷绕而成 环氧树脂包封 为无感式绕制 适应频率高 稳定性好 金属化聚丙烯电容 cbb 该电容器采用镀金属聚脂薄膜卷绕而成 也是无感式绕制 与cbb电容相比 其介质稳定性要差 df值较大 有1 适应频率稍低 价格要便宜些 金属化聚脂薄膜电容 cl 此电容为无感结构 由金属化聚酯薄膜以堆积方式制成 矩形阻燃塑壳和阻燃环氧树脂封装 具有体积小 容量大 自愈良好 使用寿命长等特点 别名校正电容适用于隔直流 旁路 藕合 降躁 滤波电路 无感电容 y电容属于ac类陶瓷电容 主要应用于emi滤波抑制高频干扰或连接输入端与地端 防止产品对人体产生电击 安规 y 电容 x电容常用于输入端emi的滤波 抑制低频端的电磁干扰 由镀金属聚丙烯薄膜卷绕 装入高绝缘塑料壳后用环氧树脂封装而成 安规等级分为x1和x2 安规 x 电容 电容器的参数 额定直流工作电压 就是耐压 表示电容器可经受最大电压 过大电压会击穿器件 普通无极性电容的标称耐压值有 16v 25v 50v 63v 100v 160v 250v 400v 600v 1000v等 有极性电容的耐压值相对要比无极性电容的耐压要低 一般的标称耐压值有 4v 6 3v 10v 16v 25v 35v 50v 63v 80v 100v 220v 400v等 标称容量 在外壳上标明的 由国家规定的电容器电容量的标准值 与电阻类似 有e24 e12 e6系列 允许误差范围 实际电容量与标称电容量的允许最大偏差范围 分三级i 5 ii 10 iii 20 绝缘电阻 指两个电极间绝缘介质的电阻 越大越好 电容器的型号命名法电容器的型号命名法见表2 1 示例 cjx 250 0 33 10 电容器的命令含义 3 电容器的容值标注方法 1 用2 4位数字和一个字母表示法用2 4位数字和一个字母表示标称容量 其中数字表示有效数值 字母表示数值的量级 字母为m u n p 字母m表示毫法 10 3f u表示微法 10 6f n表示毫微法 10 9f p表示皮法 微微法 10 12f 字母有时也表示小数点 如33m表示33000uf 47n表示0 047uf 3u3表示3 3uf 5n9表示5900pf 2p2表示2 pf 另外也有些是在数字前面加r 则表示为零点几微法 即r表示小数点 如r22表示0 22uf 2 不标单位的直接表示法这种方法是用1 4位数字表示 容量单位为pf 如用零点零几或零点几表示 其单位为uf 如3300表示3300pf 680表示680pf 7表示7pf 0 056表示0 056uf 3 电容量的数码表示法一般用三位數表示容量的大小 前面两位数字为电容器标称容量的有效数字 第三位数字表示有效数字后面零的个数 它们的单位是pf 如102表示1000pf 221表示220pf 224表示22 104pf 特殊情況 就是当第三位数字用 9 表示时 是用有效数字乘上10 1来表示容量的 如229表示22x10 1pf即2 2pf 4 电容量的色码表示法色码表示法是用不同的颜色表示不同的数字 色环电容与色环电阻的区别 色环电容本体底色一般为淡黄色或红色 中间部分比两端略高 而色环电阻一般两端隆起 中间部分略低 具体的方法是 沿着电容器引线方向 第一 二种色环代表电容量的有效数字 第三种色环表示有效数字后面零的个数 其单位为pf 每种颜色所代表的数字与电阻相同 如遇到电容器色环的宽度为两个或三个色环的宽度时 就表示这种颜色的两个或三个相同的数字 如沿着引线方向 第一道色环的颜色为棕 第二道色环的颜色为绿 第三道色环的颜色为橙色 则这个电容器的容量为15000pf即0 015uf 又如第一宽色环为橙色 第二色环为红色 则该电容器的容量为3300pf 如图2 4所示 4 电容器的检测方法 电容器的常见故障有断路 短路 失效等 为保证装入电路后的正常工作 因此在装入电路前对电容器必须进行检测 1 漏电电阻的测量用万用表的奥姆挡 rx10k或rx1k挡 视电容器的容量而定 当两表笔分别接触电容器的两根引线时 表针首先朝顺时针方向 r为零的方向 摆动 然后又反方向退回到 位置的附近 当表针静止时所指的阻值就是该电容器的漏电电阻 一般除电解电容器以外表外均应回到无穷大 在测量中如表针距无穷大较远 表明电容器漏电严重 不能使用 有的电容器在测漏电电阻时 表外退回到无穷大位置时 又顺时钟摆动 这表明电容器漏电更严重 测量电解电容器时 指针式万用表的红表笔接电容器的负极 黑表笔接电容器的正极 否则漏电加大 特别注意 每一次测量前都必须对电容放电 漏电电阻值的测量 刚接触时充电电流大 充电电流减小 指标稳定时的读数为被测电容的漏电电阻值 c 用r 1k 或r 10k 檔 一般电容器的电阻為几百至几千兆欧 容量小于0 01 f的小电容用电阻最高档仍看不出充放电现象 应用专门测试仪器测量 2 电容器的断路测量电容器的容量范围很宽 用万用表判断电容器的断路情况 首先要看电容量的大小 对于0 01pf以下的小容量电容器 用万用表不能判断其是否断路 只能用其他仪表进行鉴别 如q表等 对于0 01uf以上的电容器用万用表测量时 必须根据电容器容量的大小 分别选择合适的量程 才能正确的加以判断 如測300uf以上的电容器可放在rx10或rxlk挡 测10uf 300uf的电容器可用rx100挡 测0 47pf 10uf的电容器可用rxl挡 测0 01uf 0 47uf的电容器时用rx10k挡 具体的测量方法是 用万用表的两表笔分别接触电容器的两极引线 测量时 手不能同时碰触两极引线 如表针不动 将表笔对调后再测量 表针仍不动 说明电容器断路 3 电容器的短路测量用万用表的奥姆挡 将两支表笔分别接触电容器的两引线 如表针指示阻值很小或为零 而表针不再退回 说明电容器已击穿短路 当测量电解电容器时 要根据电容器容量的大小 适当选择量程 电容量越大 量程越要放小 否则就会把电容器的充电误认为是击穿 4 电解电容器极性的判断用指标式万用表测量电解电容器的漏电电阻 并记下这个阻值的大小 然后将红黑表笔对调再测电容器的漏电电阻 将两次所测得的阻值对比 漏电电阻小的一次 黑表笔所接触的就是正极利用电解电容器正接 黑表笔接正极 红表笔接负极 時漏电流小 漏电阻大 反接时漏电流大 漏电阻小的特点进行判别 电容器电容量的估测 电容器的性能测量 1 用模拟万用表估测 仅适用大于10 f的电容 2 用数字万用表测量 适用于2nf 200 f的电容 表笔碰两极 用r 1k r 10k 檔 对换表笔 指针快速正偏后逐渐向 返回 记下偏转角度 偏转角度更大又向 返回 偏转角度越大 返回越慢的电容就越大 与已知容量的电容比较 不能带电测在线电容 测电容前先放电 电容要插稳插牢后测量 注意极性 不能用数字表观察充放电 注意 电容插在此处测量 而不是用表笔接触管脚 5 可变电容器的测量对可变电容器主要是测其是否发生碰片短路现象 方法是用万用表的电阻挡 r 测量动片与定片之间的绝缘电阻 即用红黑表笔分别接触动片 定片 然后慢慢旋转动片 如转到某一个位置时 阻值为零 表明有碰片现象 应予以排除 然后再用 如将动片全部旋进与旋出 阻值均为无穷大 表明可变电容器良好 5 电容器的选用常识 1 不同的电路应选用不同种类的电容器在电源滤波 退耦电路中应选用电解电容器 在高频 高压电路中应选用瓷介电容 云母电容 在谐振电路中 可选用云母 陶瓷 有机簿膜等电容器 用作隔直流时可选用纸介 涤纶 云母 电解等电容器 用在调谐回路时 可选用空气介质或小型密封可变电容器 在选用时还应注意电容器的引线形式 可根据实际需要选择焊片引出 接线引出 螺丝引出等 以适应线路的插孔要求 2 电容器耐压的选择电容器的额定电压应高于实际工作电压的10 20 对工作电压稳定性较差的电路 可留有更大的余量 以确保电容器不被损坏和击穿 尤其对于电解电容器 一般应使线路的实际电压相当于所选额定电压的50 70 3 容量误差的选择 与电阻类似 有e24 e12 e6系列 对业余的小制作一般不考虑电容器的容量误差 对於振荡 延时 选频 滤波电路 电容器容量误差应尽可能小 选择误差值应小于5 对用于低频耦合电路的电容器其误差可以大些 一般选10 20 就能满足要求 当现有电容与要求的容量不一致时 可采用串联或并聯的方法选配 串行电路中总电容的倒数等于各电容倒数之和 1 c总 1 c1 1 c2 并联电路中总电容等于各电容之和 c总 c1 c2 电容器在选用时不仅要注意以上几点 有时还要考虑其体积 价格 电容器所处的工作环境 温度 湿度 等情况 4 电容器的代用在选购电容器时可能买不到所需的型号或所需容量的电容器 或在维修时手头有的与所需的不相符合时 便要考虑代用 代用的原则是 电容器的容量基本相同 电容器的耐压不低于原电容器的耐压值 对于旁路电容 耦合电容 可选用比原电容量大的电容器代用 在高频电路中的电容 代换时一定要考虑频率特性 应满足电路的频率要求 多层陶瓷片式电容 mlcc 通常所说的贴片电容是指mlcc 即多层陶瓷片式电容 multilayerceramiccapacitors 其引脚封装有0201 0402 0603 0805 1206 1210 1812 1825 2225 目前主要用的贴片电容有npo x7r x5r z5u y5v等不同的规格 不同的规格有不同的用途 npo x7r和y5v的主要区别是它们的填充介质不同 在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同 随之带来的电容器的介质损耗 容量稳定性等也就不同 所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器 贴片电容 smdcapacitor 主要参数 1 容量 表示电容的大小 例如 10pf 2200nf 4 7 f 2 误差 表示电容公差范围 例如 1 5 20 80 20 3 耐压值 表示这个组件工件电压 例如 16v 25v 35v 50v 100v4 封装 表示电阻的形状体积的代号 例如 0805 0603 0402 1206 0603表示长 宽是60mill 30mill 1 6x0 8mm 5 材料 常用smd电容一般都是迭层陶瓷电容 按加工工艺不同有 80 20 可分为以下种 npo系列 带温度系数的电容 常见的有 npo n80 n150 n220 n470 n750 npo型容量较小 它的误差比较小在5 以下 x系列 常见的有 x7r 它的误差比较小 在10 以下 y系列 常见的有 y5v 它的误差比较大 在20 以上 最大误差z系列 常见的有 z5v z5u 它的误差比较大 在20 以上 最大误差 80 20 贴片电容的特性及应用 一 温度补偿型npo电容器特性npo是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器 它的填充介质是由铷 钐和一些其他稀有氧化物组成的 npo电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器之一 在 55 到 125 工作范围内 其温度系数为0 30ppm 电容量随频率的变化小於 0 3 cnpo电容的漂移或滞后小于 0 05 相对大于 2 的薄膜电容来说是可以忽略不计的 其典型的容量相对使用寿命的变化小于 0 1 npo电容器随封装形式不同其电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同 大封装尺寸的要比小封装尺寸的频率特性好优良的焊接性和耐焊性 适用于回流焊和波峰焊 应用npo电容器适合用于振荡器 谐振器的槽路电容 以及高频电路中的耦合电容 比如mp3中的晶振的负载电容与收音部分的耦合电容等 npo电容器相应封装可选取的容量范围 npo电容器适用于各种高频电路 如 高频振荡 计时 谐振 耦合等 二 高介电常数型x7r电容器 特性x7r电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器 当温度在 55 到 125 时其容量变化为15 需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的 x7r电容器的容量在不同的电压和频率条件下是不同的 它也随时间的变化而变化表现为10年变化了约5 在相同的体积下电容量可以比npo做的大 优良的焊接性和耐焊性 适用于回流焊和波峰焊 应用x7r电容器适用于各种滤波 耦合电路 z5u电容器 z5u电容器称为 通用 陶瓷单片电容器 工作温度范围 10 85 温度特性 22 56 对於z5u电容器主要的是它的小尺寸和低成本 但它的电容量受环境和工作条件影响较大 尽管它的容量不稳定 由于它具有小体积 等效串联电感 esl 和等效串联电阻 esr 低 良好的频率响应 使其具有广泛的应用范围 尤其是在退耦电路的应用中 z5u电容器相应封装可选取的容量范围 z5u电容器主要应用于退耦 隔直 旁路等电路中 三 高介电常数型x5r电容器特性x5r电容器与x7r比较相近 两种的区别x5r的温度特性的上限为85 容量变化也为15 x5r可以做到比x7r更大的容量 价格上较x7r便宜 四 高介电常数型y5v特性电容器特性y5v电容器是有一定温度限制的通用电容器 在工作温度 30 到85 范围内其容量变化为 20 到 80 介质损耗为5 y5v的高介电常数允许在较小的物理尺寸下制造出