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三鑫电子电容器业务员培训教材（第一版）第1章 ：电容器是什么 一：定义 二：基本描述 三：主要参数 1：耐压 2：容量 3：损耗 4：漏电流 5：阻抗 6：浪涌电压 7：尺寸 8：寿命 9：耐温 四：作用 1：旁路 2：退藕 3：滤波 4：储能 五：电容的失效第2章 ：电容器的结构和生产流程 1：刺铆包卷 2：浸渍 3：组立套管 4：老化 5：分选第三章：常见用途和电路第四章：常见问题以及解决办法第一章 电容器是什么 一：定义 电容器，通常简称其容纳电荷的本领为电容，用字母C表示。定义1：电容器，顾名思义，是装电的容器，是一种容纳电荷的器件。英文名称：capacitor，简称cap。电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一，和电阻、电感并称为电子元器件的三大基础元器件，任意一个其他电子元器件都能用这三种基础元器件来进行等效表达。电容器广泛应用于电路中的隔直交连，耦合，旁路，滤波，调谐回路，能量转换，控制等方面。定义2：电容器，任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体（包括导线）间都构成一个电容器。二：基本描述 1：理论 电容为基本物理量，符号C，单位为F（法拉）。因为F单位太大，平时使用更小的单位 mF，F，nF，pF等单位，彼此差距。换算：1F1000000F，1F=1000nF=1000000pF通用公式C=Q/U平行板电容器专用公式：板间电场强度E=U/d ，电容器电容决定式： 公式：C电容量（F） Q一个电极板上储存的电荷（C） U两个电极板上的电位差（V） 绝缘介质的介电常数 S金属极板的面积 d极板间的距离（cm） 2：电容器的种类 电容器有很多种，一般分电解电容和薄膜电容两大类。电解电容主要有铝电解电容、钽电解电容、铌电解电容等几大类，我们现在电脑板卡上常见的高分子固态电解是属于铝电解电容一部分。其特征是大容量小体积中低性能。薄膜电容主要有MKP、MPP、涤纶、MLCC、金属化纸介等很多类，其特征是小容量大体积高性能。图1 钽电容。图2 灯具电容器。图3 MKPH电容。图4 MET电容。图5，10 PEI电容，图6，钽贴片电容。图7 MPE电容。图8贴片电容。图11 轴向电解电容器。图12 MPP电容图1 PPN电容。图2 PET电容。图3 MEA电容 图4MPB 电容。图5 PPT 电容。图6 MPT电容。图7电解电容器。图8 MET电容。图9 MKPH电容。图10，11电机用电容。图12 MKS电容图1 MKS电容。图2 瓷片电容。图3 ，4 MKP电容。图5 贴片电解电容。图6 史普瑞电容 Sprague Orange Drop Capacitors。图7 电机用电容。图8 MKT电容。 图9陶瓷电容。图1 MKS电容。图3，8 云母电容。图4 MPP电容。图5 MKP电容。图9 MEP电容。图10 MPP电容。图11 PPN电容。图12 PEI电容。图1，2，3，陶瓷电容器。图4 色环陶瓷电容。图5，10，11，电机起动及运行电容器。图12充放电用电容图1 双连调谐电容。图2微调电容。图3 四连调谐电容。图4 单连调谐电容838 三：主要参数 1：耐压，单位：伏特（V），耐压值是可以长期稳定加持的电压，如果电压有波动，按波动电压的峰值作为最高耐压的选择依据，电容器耐压宜高不宜低。一般铝电解的耐压范围从6.3V起直到500V左右，有厂家也会标的更高一点，但一般认为500V是量产铝电解电容器的最高耐压。一般耐压标注都是6.3、10、16、25、35、40、50、63、80等为基准，比如16V、250V、400V等。也有定制的例外，以上是一般规律。2：容量 单位：法拉（F）。实际上因为F这个单位过大，一般在铝电解中较多的使用F这个单位。因为原材料电极箔是电化学反应制得，天然有不均匀的问题，所以请注意这个值有误差范围的。默认铝电解电容器的误差范围是20%，当然可以根据客户需求做出 10%、 5% 、-0+20%等等不同要求的容量误差范围，因为工艺和成本的问题，价格略有差异。容量值会根据测试频率而有很大的改变，一般测试频率为100-120HZ，为市电50/60HZ的倍频。一般容量的标注都是10、12、22、33、47、68、82为基准，比如2.2F、470F、3300F等。也有定制的例外，以上是一般规律。3：损耗 理想的电容应该是没有损耗的，也就是充多少电放多少电。现实的电容是耗能发热的，也就是有损耗。电容器的损耗是电容器的一个非常重要的指标，是衡量电容器品质的重要标志，决定着电容的使用寿命和电容器在电路中的作用效果。定义：电容器在工作过程因发热而消耗的能量叫电容器的损耗。 电容器的能量损耗来自两方面：介质损耗与金属损耗 介质损耗包括 1、 介质漏电流引起的电导损耗 2、介质极化引起的极化损耗 金属损耗包括 1、 金属极板与引出线接触电阻产生的损耗 2、 金属极板电阻产生的损耗 3、 引出线电阻产生的损耗 金属损耗随频率和温度的增高而增大，在高频电路工作时，金属损耗占的损耗比例会很高，这点在 电容器应用及生产工艺上特别注意。由于电容器损耗的存在，使加在电容器的电压与电流之间的夹角（相位角）不是理想的90度，而是偏离了一个度，这个角就称为电容器的损耗角(见下图）。习惯上以损耗角正切值表示 电容器的损耗，实际就是电容器消耗的无功功率，于是也可以这样定义： 电容器的损耗也指电容器在电场作用下，消耗的无功功率与消耗的总功率的比值 其表示式为：电容器损耗角正切值=无功功率总功率 或电容器损耗角正切值=无功功率100总功率(得出的值为百分比）式中，总功率=无功功率+有功功率 有功功率=I有功平方xc 无功功率=I总平方R=（I漏+ I有功）平方R R=金属极板与引出线接触电阻+金属极板电阻+引出线电阻在实际中，等效电阻是造成电容损耗的主要原因，介质损耗通常被忽略。通常用损耗角正切值（损耗因数）来表示，有功损耗与无功损耗之比即为损耗因数tg，或以串联等效电阻ESR同容抗1/WC之比。电解电容与其他电容一样的，只是损耗正切通常在百分之几的数量级，金膜电容在万分之几的数量级。4：漏电流 单位为安培（A），实际上常见电容器的漏电流在微安（A）到毫安（mA）级别。漏电流的本质是铝电解电容的阳极氧化膜总是不能避免有着一些微观缺陷，导致局部氧化膜绝缘性不足。施加电压可以在电容器内进行漏电流的修复，随着施加电压时间的延长，漏电流值会逐渐降低，无限接近于0但是又不会为0，所以这个值是变化的可修复的。 5：阻抗 单位为欧姆（），该数值是指某个频率下面的阻抗值，所以用一般的万用表不能直接测量，需要用电桥来测量。阻抗值一般只有在高频领域有要求，所以手册提供阻抗值的一般都是高频低阻抗系列品，测试频率默认是100KHZ，因为铝电解电容器的阻抗特性是根据频率的升高而下降，当频率超过一定值阻抗反而升高，100KHZ是阻抗较低的一段。温度对阻抗也有很大影响，温度越高阻抗越低。 6：浪涌电压 浪涌电压单位为伏特（V），电路在遭雷击和在接通、断开电感负载或大型负载时常常会产生很高的操作过电压，这种瞬时过电压（或过电流）称为浪涌电压（或浪涌电流），是一种瞬变干扰。电子器材有相当一部分的故障和失效是和浪涌相关的。铝电解电容器的阳极箔总是会比实际耐压要高，比如400V电容器，往往会用到560TV的阳极箔膜耐压，其原因就是为了留出余量提高对浪涌电压的承受能力。7：尺寸 电容器的尺寸是指其外形最大尺寸。一般标成直径*高度的样式，单位毫米，不包含引脚部分。一般来说标注的数据就是实际数据，但是也有例外，比如6*11的实际体积是6.3*11，两种都有标，但是东西是完全一样的，在日常中需要注意。8：寿命 电容器的寿命是指在加载额定的直流电压、交流纹波、标称温度环境下，所能持续工作的时间，在这个时间内，其参数不能低于手册规定值。实际工作环境温度是没有标称温度那么高的，不考虑纹波电流的情况下，大致温度每下降10摄氏度，寿命增加一倍。考虑纹波电流的情况下寿命增长会低一些。9：耐温 耐温是指铝电解电容器能长时间稳定工作的最高温度。超过这个温度，寿命会急剧缩短。 在实际操作过程中，我们更多的关注容量、损耗、漏电流，俗称三参数。 四：作用 在直流电路中，电容器是相当于断路的。电容器是一种能够储藏电荷的元件，也是最常用的电子元件之一。最简单的电容器是由两端的极板和中间的绝缘电介质（包括空气）构成的。右边是电容在电路中的标识，带+符号的是有极性电容，没有符号的指无极性电容。 通直流电后，极板经过充电过程后带电，充电过程中电流由大到小逐渐降低，等效直流电阻从无穷小小逐渐增大到极大（十几M欧姆以上，约等于绝缘，不导电），形成电压（电势差），但是由于中间的绝缘物质，所以充电完毕的整个电容器是不导电的。不过，这样的情况是在没有超过电容器的临界电压（击穿电压）的前提条件下的。我们知道，任何物质都是相对绝缘的，当物质两端的电压加大到一定程度后，物质是都可以导电的，我们称这个电压叫击穿电压。电容也不例外，电容被击穿后，就不是绝缘体了。由于实际电容器并不完美，所以极板总是会有各种缺陷，所以还是会有一点点的电流通过，这就是漏电流。 在交流电路中，因为电流的方向是随时间成一定的函数关系变化的。而电容器充放电的过程是有时间的，这个时候，在极板间形成变化的电场，而这个电场也是随时间变化的函数。实际上，电流是通过电场的形式在电容器间通过的。电子行业有句话，叫通交流，隔直流，说的就是电容的这个性质。电容的作用：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。地电位是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。2）退藕退藕，又称去耦或解耦。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”。去耦电容就是起到一个“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，在电路中进一步减小电源与参考地之间的高频干扰阻抗。将旁路电容和去耦电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去耦合的，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供一条低阻抗泄放途径。高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般取0.1F、0.01F 等；而去耦合电容的容量一般较大，可能是10F 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1F 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，这时大电容滤低频，小电容滤高频。电容的作用就是通交流隔直流，通高频阻低频。电容越大高频越容易通过。具体用在滤波中，大电容（1000F）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40450VDC、电容值在220150 000F 之间的铝电解电容器是较为常用的。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螺栓电容器。储能最经典的应用就是电容储能焊机，用电容阵列来进行放电焊接。五：电容的失效铝电解电容器不仅仅是一个基础元器件，其也是一个电路中比较脆弱的一环，也有着一定的安全保护作用。所以铝电解电容器不仅仅要保证自己出问题的时候不要伤害到其他元件，也要在其他元件出现问题的时候及时保护电路。铝电解电容器的保护特性来自于铝壳顶部的防爆阀。防爆阀是一种在铝壳上预制的刻痕，是铝壳最薄弱的部分。当电容器内部受热，电解液蒸发导致内压过高时，防爆阀就打开释放内部的过压电解液蒸汽，以起到保护的作用。铝电解电容器的主要失效模式有3种：开路失效、短路失效、参数异常。开路失效：指电容器和电路断开，且不能对电路产生影响。造成开路失效的原因有很多：1：受热。当电容器在电路中受到外部高热烘烤，内部电解液持续蒸发，时间久了就会出现防爆阀鼓起甚至开启的现象。2：纹波电流过大。当电容器通过的纹波电流超过额定值，就会造成异常发热，然后高温导致电解液蒸发，这一过程有快有慢，会造成防爆阀鼓起甚至开启。3：无容量。这种情况有这么几个可能：一是引线电容无容量多半是客户生产过程中PCB联板生产焊接，最后没有经过正规办法分板子，用手直接抓住成品板掰，这样就很容易牵扯到电容器，造成无容量。二是生产过程中工艺不良，比如氯离子超标，造成电化学腐蚀导致引脚断裂。三是内部芯包受到高G冲击或者磕碰，导致铝箔断裂。短路失效：指电容器内部短路，导致电路不能正常工作或者电容器损坏。1：生产过程中控制不良，导致铝箔之间有毛刺杂物等，最终导致电容器无法正常工作。2：铝箔内部炸点（内爆）。这种情况多半发生在中大型电容器，一般浸渍不良、裁切不良、大电流冲击都可能导致这种情况，需要具体分析。参数异常。这是指电容器的各项参数对比手册规定值有超差现像。比如容量偏差过大，漏电流值过大，损耗值过大，阻抗过高，外壳破损变形，漏液等等。造成这样异常的原因有很多，比如电容器寿命到了，超标使用了，运输过程中造成的，天气太热或者太冷，需要具体分析而定。第3章 ：电容器的结构和生产流程铝电解电容可以粗略的看成一个由铝箔和电解纸卷起来并且套了个壳的东西。（铝电解电容的简易结构）这是电解电容的基本结构，由阴极箔阳极箔对面贴合组成，中间浸泡了电解液，为了均匀电解液并且能有效隔离两片箔，中间一般衬垫电解纸。氧化层是阳极的一部分，通过化成工艺得来。电解液是真正的负极，阴极箔的作用是引出。1：刺铆包卷因为实际应用不可能仅仅由极板来组成电容，所以要通过卷绕工艺来缩小体积。（电容器结构解剖图）（芯包的卷绕）2：浸渍芯包完成后，需要浸渍电解液来形成电容，首先芯包要放进烘箱烘干祛湿，然后放入浸渍缸浸渍。整个过程需要保持洁净以及若干个小时来让电解液充分浸润电解纸。电解液需要加压才能快速可靠的浸透芯包。在下一步组立套管完成以前，严禁徒手触摸芯包的任何部分，芯包很脆弱，不能受到任何的机械伤害以及杂质污染！（真空加压浸渍设备）3：组立套管浸渍完毕以后，电容器的芯包需要一个合适的外壳来封装，这时候就要外加铝壳和胶塞来进行密封，这一过程叫做组立，一来可以密封和保持芯包的状态，二来可以给防爆阀一个开启的密闭条件。防爆阀的作用是释放内部过多的压力，各家都有自己不同的防爆阀样式，比如奔驰标、十字、一字、K字、S型等等。（组立后电容结构）（组立机台和现场检验）组立完毕以后，就可以进行清洗和套管作业了，清洗主要是用来清洗铝壳外部在加工中沾染的油污，套管就是在清洗完毕的电容器铝壳外面套一层热缩套管，用来保护电容，并且标示参数和负极位置。这时候，电容器的外形已经成型了。（套管完毕的电容器）（引线式铝电解电容的X光照片）4：老化电容器完成以后，需要通过通电老化过程来修复加工过程中对铝箔氧化膜的损伤，让不能修复的产品尽快早期失效，达到稳定产品参数和加大失效产品参数的作用，为后续的分选做好准备。（产品全自动老化设备）5：分选分选包括参数分选和外观分选。参数分选俗称测试，是指把产品100%进行三参数测试，然后根据数据来判定产品好坏，目前流水线上的电容都是由全自动设备来测试分选，少部分特殊要求的电容由手工加严测试分选。外观分选也叫手工分选，主要由人工来检查外观部分的检查，比如套管完好度，有无规定外的瑕疵等等。（自动测试分选）这时候，铝电解电容已经可以包装出厂进行使用了。然后如果有客户需要编带以及切脚工艺，可以再进行加工即可。（编带工艺）（切脚工艺）第三章：常见用途和电路电容的用途主要是根据4大作用发展而来。比如最常见的电源电路，可以用来滤波。可以用在电子芯片的周边，维持电源的供应。比如无极性电容，可以在音箱分频器中起到很重要的作用。也可以用来过滤混合信号，阻隔直流电压的通过。常见设备里面，电源，仪器仪表，电视机，微波炉，音响，显示器，电脑，相机，空调，洗衣机，变频器，LED照明，工业控制，自动化，医疗，航空航天，我们生活的方方面面只要涉及控制和调节的，都少不了电容器的存在。典型电源电路 常见的电源，都要经过交流-直流的一个转换过程，转换的器件是整流桥，全波整流桥是由4个一样的整流二极管相互连接起来组成的，根据二极管的开关特性，周期性的把不同象限的电压分别叠加到一起，从交流电转变成脉动直流电。（二极管不同导通阶段的情况）简单来讲，交流电压值经过整流后，峰值电压会变的更高。比如10V交流电，经过整流，其有效值为10*-2Vd（二极管压降，一般硅管Vd=0.7V）=12.74V。那么，这时候可以选用16V的铝