電容的基礎(chǔ)知識(shí)課件

電容基礎(chǔ)知識(shí)簡介DQA2Golden2003/11/112/6/20231MSIKDQA2專用摘要電容基礎(chǔ)知識(shí)電解電容簡介MLCC簡介電容在MB上的應(yīng)用2/6/20232MSIKDQA2專用電容的基礎(chǔ)知識(shí)定義:相對(duì)兩導(dǎo)體間存在著電氣絕緣電氣絕緣體(介質(zhì))介質(zhì)常數(shù):Al2O3=7-10Ta2O5=28引線端子

(正極)引線端子

(負(fù)極)金屬導(dǎo)體⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕2/6/20233MSIKDQA2專用各類電容器特性比較2/6/20235MSIKDQA2專用電容器之應(yīng)用電容在電路中具有隔斷直流電,通過交流電的作用,因此常用於極間偶合、濾波、旁路及信號(hào)調(diào)諧.2/6/20236MSIKDQA2專用電解電容器構(gòu)造及特性電解電容器構(gòu)造電解電容器製作程序電解電容器特性電解電容器壽命計(jì)算常用電解電容公式2/6/20237MSIKDQA2專用電解電容器製作程序2/6/20239MSIKDQA2專用電解電容器特性(1)標(biāo)稱電容量（NominalCapacitance）係指在測(cè)試頻率120Hz時(shí)所測(cè)得之電容量，電容量與金屬（鋁箔）相對(duì)面積及介質(zhì)常數(shù)成正比，與兩極間距離成反比。C=εA/d

電容量誤差（CapacitanceTolerance）

K（±10%）,M（±20%）,V（-10～+20%）

額定工作電壓（RatedWorkingVoltage）（WV）

在最高工作溫度下，電解電容器可以承受之最高直流電壓。

2/6/202310MSIKDQA2專用電解電容器特性(2)突波電壓（SurgeVoltage）（SV）

工作溫度範(fàn)圍（OperatingTemperatureRange）

-25～+85℃,-40～+85℃,-25～+105℃,-40～+105℃

散逸因素（DissipationFactor）（@120Hz）

以DF或tanδ表示之，其中δ係損失角。電壓與電流之相位角為θ，而θ+δ=90°

在最高工作溫度下，電解電容器可以承受之相當(dāng)瞬間最高峰值電壓。

2/6/202311MSIKDQA2專用解電容器特性(4)漣波電流（RippleCurrent）（RC）

在最高工作溫度及120Hz（or100KHz）頻率下，電解電容器可以承受之最高交流電流。（溫度/頻率補(bǔ)正係數(shù)）

Icap(rms)=[Io√D√(1-D)]/Phase低溫特性（LowTemperatureCharacteristics）

係指在-25℃/-40℃時(shí)，與在常溫20℃之最大阻抗比。

2/6/202313MSIKDQA2專用壽命計(jì)算壽命估算(LifeExpectancy):電解電容在最高工作溫度下，可持續(xù)動(dòng)作的時(shí)間。

Lx=L0*2(T0-Ta)/10

Lx=實(shí)際工作壽命

L0=保證壽命

T0=最高工作溫度(850Cor1050C)

Ta=電容器實(shí)際工作周圍溫度

Example:規(guī)範(fàn)值1050C/1000Hrs

650C壽命推估:Lx=1000*2(105-65)/10

實(shí)際工作壽命:16000Hrs2/6/202314MSIKDQA2專用壽命計(jì)算實(shí)際計(jì)算

L2=L1*2^{(T1-Ta)/10}*2^{(Ta-T2)/K}WhereL1:GuaranteedlifeatT1degreeCL2:ExpectedlifeatT2degreeCT1:UppercategorytemperatureT2:Actualoperatingtemperature,ambienttemperature+temperatureriseduetoripplecurrentheating.Ta:AmbienttemperatureK=10,ifripplecurrentiswithinthespecificationofELCapacitor.K=5,ifripplecurrentisoutofthespecificationofELCapacitor.2/6/202315MSIKDQA2專用壽命試驗(yàn)高溫充放電試驗(yàn)(Charge/DischargeTest)

將電解電容器在最高工作溫度下，印加額定工作電壓，經(jīng)充電30秒後再放電330秒為一cycle，如此經(jīng)1,000cycles後，須符合下列變化：

Δcap:試驗(yàn)前之值的10%以內(nèi)

tanδ:初期特性規(guī)格值的175%以下

LC:初期特性規(guī)格值以下漣波負(fù)荷試驗(yàn)(RippleLife)

將電解電容器在最高工作溫度下，印加直流電壓及最大漣波電流（直流電壓+最大漣波電壓峰值=額定工作電壓），經(jīng)一持續(xù)規(guī)定完成時(shí)間後，須符合下列變化：

Δcap:試驗(yàn)前之值的20%以內(nèi)

tanδ:初期特性規(guī)格值的200%以下

LC:初期特性規(guī)格值以下2/6/202317MSIKDQA2專用常用電解電容公式容抗:XC=1/(2πfC)【Ω】感抗:XL=2πfL【Ω】阻抗:Z=√ESR2+(XL-XC)2【Ω】漣波電流:IR=√(βA△T/ESR)【mArms】

功率:P=I2ESR【W(wǎng)】諧振頻率:f0=1/(2π√LC)【Hz】2/6/202318MSIKDQA2專用多層陶瓷電容介紹結(jié)構(gòu)及特性製作工藝2/6/202319MSIKDQA2專用結(jié)構(gòu)及特性2/6/202321MSIKDQA2專用設(shè)計(jì)原則2/6/202322MSIKDQA2專用結(jié)構(gòu)及材料2/6/202323MSIKDQA2專用溫度系數(shù)符號(hào)EX.:C0G=NP0N:NegativeP:Positive2/6/202325MSIKDQA2專用溫度特性符號(hào)Ex:X7RY5VZ5UX:-55Y:-30Z:+107:+1255:+855:+85R:+/-15%V:+22~-82%U:+22~-56%2/6/202326MSIKDQA2專用特性曲線2/6/202327MSIKDQA2專用MLCC的焊接2/6/202329MSIKDQA2專用製作工藝2/6/202330MSIKDQA2專用電容在MB上的應(yīng)用主板上用的電容,這里主要是指那些大個(gè)的電解電容,這些電容的作用基本上都是濾波用的.主板上用到這些大個(gè)電容的地方主要是電源電路部分,還有一些電容用於穩(wěn)定參考電壓,一般會(huì)和電路地相連.由於現(xiàn)在的CPU功耗非常大,從低負(fù)荷到滿負(fù)荷,電流的變化是非常大的.為了保證夠在快速的負(fù)荷變化中,不會(huì)因?yàn)殡娏鞴?yīng)不上而歇菜,CPU供電電路要求具有非?？焖俚拇箅娏黜憫?yīng)能力.供電電路中的MOSFET,電感線圈和電容都會(huì)影響到這一能力.最理想的解決方法是使用最快速的MOSFET,高磁通量粗導(dǎo)線的電感線圈,以及超低的ESR輸入輸出電容.2/6/202331MSIKDQA2專用輸入輸出電容的考量輸入電容對(duì)於輸入電容主要考慮RippleCurrent:因?yàn)檩斎腚娙葜饕悄蛪汉臀誐OSFET的開關(guān)脈沖

Icap(rms)=[Io√D√(1-D)]/PhaseEX:Vin=12v;Vout=1.75v,Io=60A;3PhaseD=Vout/Vin=1.75/12=0.1458Irc=(60*√0.1458*√(1-0.1458))/3=7.058A我們需要三顆1500uF/16V的ELCAP2/6/202332MSIKDQA2專用輸入輸出電容的考量輸出電容對(duì)於輸出電容耐壓和容量的要求可以低一些,而著重ESR,因?yàn)檩敵鲭娙菀ＷC足夠的電流通過量.但並不是越低越好,低ESR會(huì)引起開關(guān)電路的震盪,而消震電路比較複雜,而且會(huì)增加很大的成本.這部分電容我們通常選擇4~6.3V,470~680uF的ELCAP

2/6/202333MSIKDQA2專用電容壽命的計(jì)算公式：

L2=L1*2^{(T1-Ta)/10}*2^{(Ta-T2)/K}EX：T1=1050C,Ta=550C,T2=680C, L1=3000hrL2=3000*2^{(105-55)/10}*2^{(55-68)/10}=38988hr=4.4year固態(tài)電節(jié)電容

L2=L1*10^{(T1-Ta)/10}*10^{(Ta-T2)/K}

2/6/202334MSIKDQA2專用電容的更換及品質(zhì)更換電容時(shí)一般選擇高耐壓值的電容.因?yàn)槭袌?chǎng)上很難買到低ESR的電容,這時(shí)通過提高電容的等級(jí),可以一定程度上彌補(bǔ)這種缺陷.一般情況下使用16v,3300uF左右的輸入電容替換是沒有審麼問題的.主板的電容要求精度比較高,日產(chǎn)電容如Rubycon,Nichicon等,精度都非常好,壽命也比較長,而港產(chǎn)和臺(tái)產(chǎn)的就要差一些,通常臺(tái)產(chǎn)Gluxcon和Rubycon比較,相同容量,大概值能達(dá)到80%左右,也就是說,把3300uF的當(dāng)2200uF用就好了.2/6/202335MSIKDQA2專用關(guān)于電容暴漿現(xiàn)象：膨脹、破裂、電解液溢出。考慮：對(duì)於發(fā)生電容爆漿這樣的事件,要從多方面考慮,開關(guān)電路是否短路,是否有開關(guān)管損壞,