電容的基礎(chǔ)知識課件

電容基礎(chǔ)知識簡介DQA2Golden2003/11/112/6/20231MSIKDQA2專用摘要電容基礎(chǔ)知識電解電容簡介MLCC簡介電容在MB上的應(yīng)用2/6/20232MSIKDQA2專用電容的基礎(chǔ)知識定義:相對兩導(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）係指在測試頻率120Hz時(shí)所測得之電容量，電容量與金屬（鋁箔）相對面積及介質(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EX.:C0G=NP0N:NegativeP:Positive2/6/202325MSIKDQA2專用溫度特性符號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會引起開關(guān)電路的震盪,而消震電路比較複雜,而且會增加很大的成本.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)槭袌錾虾茈y買到低ESR的電容,這時(shí)通過提高電容的等級,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)和臺產(chǎn)的就要差一些,通常臺產(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?？紤]：對於發(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,