電容電阻晶振這幾兄弟在電路中經(jīng)常可見,而今天我們的主角就是電容!我們經(jīng)常能夠見到的幾種電容分別是鋁電解電容,鉭電容,貼片陶瓷電容。但是,由于這幾種電容各自特性不同,而效力在不同的場合。下面我們來一起了解一下這些在電路中的明星他們的特點和區(qū)別,在實際電路中該如何選擇。
鋁電解電容
顧名思義,其主要的組成部分就是鋁箔和電解液。簡單的了解鋁電解電容的生產(chǎn)工藝,即把鋁箔卷成柱狀,注入液態(tài)電解質(zhì),再引出正負兩個端子,然后把電容的芯材密封在金屬外殼里。液態(tài)電解液中存在一定比例的水,當(dāng)電容上有漏電流流過的情況下,水可以被分解為氫氣和氧氣,氧氣通過氧化反應(yīng)可以與陽極形成新的氧化膜,氫氣通過電容的橡膠塞排出。這樣不至于損壞電容。生產(chǎn)工藝簡單,成本低是鋁電解電容的一個特點。除此之外,鋁電解電容還有以下特點:
1. 由于密封殼不是完全的密封,電解液會容易干涸,因此鋁電解電容的使用壽命有限。
2. 由于電解液中水的存在,影響了鋁電解電容在高溫和低溫環(huán)境下的使用性能。
3.工藝特性原因,鋁電解電容的ESR,ESL比較難做小,因此鋁電解電容的自諧振頻率點通常都比較低,大致在幾十KHz到幾MHz范圍。
4. 鋁電解電容的容量與鋁箔的尺寸正相關(guān),容量可以做的很大,容量越大電容尺寸越大。
根據(jù)以上特性,鋁電解電容被廣泛應(yīng)用在低頻的濾波場合,特別是在幾十KHz到幾MHz的環(huán)境,比如電源的輸出濾波,我們經(jīng)??吹降亩际卿X電解電容的身影。在使用鋁電解電容的時候,要注意電容耐壓滿足電路需求。另外,在其他要求不嚴格的情況下,容量可以盡量選擇大一些,容量越大ESR越小,更容易滿足電路目標阻抗的要求。在某些高溫使用環(huán)境電容 晶振,盡量避免選擇小體積小容量的鋁電解電容,以免由于溫度過高電解液揮發(fā)干涸造成電容失效影響到整個電路的工作。
鉭電容
鉭電容是另外一種使用廣泛的電容,同鋁電解電容一樣,鉭電容也是一種電解電容。其主要的工藝流程是將鉭粉壓制成型后燒結(jié)成多孔的實心塊,經(jīng)過陽極化處理形成氧化膜,然后覆上固體電解質(zhì),再覆上一層石墨及鉛錫涂層,最后用樹脂封裝成型為固體的鉭電容。鉭電容具有如下特點:
1. 與鋁電解電容不同,鉭電容的電解質(zhì)為固體,所以不存在電解液干涸的問題,壽命會有所提高。
2. 由于采用的固體電解質(zhì),其容量溫度特性比較穩(wěn)定,因此溫度對電容容量的影響較小,高低溫性能優(yōu)于鋁電解電容。
3. 鉭電解電容可以做到較大容量下較小的封裝,因此ESR,ESL都可以控制的比較小,其自諧振頻率比鋁電解電容要高。
4. 工藝上比鋁電解電容復(fù)雜,成本較高。
通過比較我們可以發(fā)現(xiàn),鉭電容有很多鋁電解電容不具備的優(yōu)點,在某些濾波的使用場景鉭電容可以很好的替代鋁電解電容。但是有幾個需要注意的點:由于鉭電容的結(jié)構(gòu)決定了,鉭電容的耐壓普遍不高,在實際電路重要注意鉭電容的耐壓要求,并留有一定余量。在對付電源上電瞬間大電流沖擊和和大的電壓瞬變方面鉭電容沒有鋁電解電容優(yōu)秀。溫度對鉭電容的影響很小,在實際使用中我們可以忽略溫度對鉭電容的影響。
晶振電容該如何計算
圖中CI,C2這兩個電容就叫晶振的負載電容,分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容電容 晶振,一般在幾十皮法它會影響到晶振的諧振頻率和輸出幅度,一般訂購晶振時候供貨方會問你負載電容是多少。
晶振的負載電容=[(C1*C2)/(C1+C2)]+Cic+△C
式中C1,C2為分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容,Cic集成電路內(nèi)部電容+△CPCB上電容經(jīng)驗值為3至5pf。因此晶振的數(shù)據(jù)表中規(guī)定12pF的有效負載電容要求在每個引腳XIN與 XOUT上具有22pF2 * 12pF = 24pF = 22pF + 2pF 寄生電容。兩邊電容為C1,C2,負載電容為:
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