硬件基础学习笔记（二）电容

电容：符号C 单位：F

电容公式：C = Q / U

一、单位换算

F单位很大，常用的有：uF、nF、pF

1uF = 1000nF

1nF = 1000pF

二、电容特性

电容的本质是储能、充电与放电，在电路设计中，要特别注意电容的充放电流。有是为了加快信号的上升需要提高充放电电流（我在设计中遇到过MOS管栅极电阻给大了，输出PWM波时无法控制，与栅极寄生电容有关？）；有时为了防止充放电电流过大损坏其他器件，需要减小充放电电流。

充放电公式：I = C*(du/dt)

电容充放电有个过程，电容两端电压不能突变，如果突变将产生很大的充放电电流，设计时需要避免，可以通过电阻，电感等器件进行限流。

三、电容的选取

1.计算取值：晶体震荡电路，LC滤波电容等

2.技术手册取值，技术手册有建议取值

3.经验取值：滤波电容，储能电容等，一般凭经验取值，在根据实际测量调整

电容串联：耐压值增大，容值变小

电容并联：耐压值不变，容值变大

（图片转自硬件家园）跟电压刚好相反

电容类型的选取：

按容值

1.小于10uF的，一般选取陶瓷电容(MLCC)

2.小于几百uF的，可以选择铝电解电容与坦电解电容

3.大于几百uF的，一般选择铝电解电容

按环境：

高温环境，一般选择陶瓷电容坦电容，因为铝电解电容里是电解液，高温环境对其影响比较大。

低温环境，都可以选取

耐压方面：陶瓷电容较好，坦电解电容较差(要求耐压为承受电压的两倍)

ESR（寄生电阻）:陶瓷电容和坦电解电容容值较小滤波效果好，铝电解电容可以通过并联容值小的陶瓷电容降低ESR,提升滤波效果。

丝印：铝电解电容有丝印的方向是负极；坦电解电容正好相反，有丝印的地方是正极。

四、安规电容

定义：失效后不会导致电击，不会危害人身安全的电容器

分类：X型、Y型

X型：跨接在电力线（L-N）之间，一般应用在开关电源中，抑制差模干扰

X型：跨接在电力线（L、N）与地之间一般应用在开关电源中，抑制共模干扰

五、产品的应用

1.陶瓷电容用于滤波（容量比较小）（图片转自硬件家园）

这里10UF用于稳定电压，减少纹波（以前一直以为是滤高频波。。滤高频波一般用100nF）

2.铝电解电容、坦电容用于滤波

负载电流比较大时，用铝电解电容进行滤波，为了降低ESR，提升滤波效果，通过并联陶瓷电容。

3、LC滤波

在PWM脉宽调制电源中，使用LC进行滤波，将pwm波滤成直流电压，达到调压的目的。

这里不能只使用电容滤波，因为冲电瞬间电流很大，会烧坏开关电源的mos,加上电感用于储能和限制电流

4.储能电容（看了这部分，发现我以前很多板子有设计问题。。）

例1：这个电机驱动芯片，当电机启动时瞬间耗电增大，因为有C3，所以不会影响其他地方用电。

例2：10uf用于给低频信号（内部外设）提供能量，100nf用于给高频信号（内部开关信号）提供能量。（这里电容要挨着单片机放，可以减少回路长度，减小EMI）(此处又发现以前设计的电路坑)

例3.这个电容为高频信号提供低阻抗回路，提高电源稳定性。此外利用C22的冲放电特性构成自举电路，驱动芯片内部的NMOS管。

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