走出误区 电容器深入解析二透过功用看本质

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　　我们可以看到电脑主板上通常采用了多个电容器并联进行供电滤波，而且因需要而分成两（电脑没声音）级，不过它们的功能都是一样的。由于对电压稳定度的要求较低，通常一级旁路电容器也无需很高级。

　　在这里（电脑自动关机），我们不需要去关心电解质的形态，无需在乎电容器的封装与外壳。真正决定电容器性能的因素将被重点关注：额定电压、容抗、等效串联电阻（ESR）、等效串联电感（ESL）、介质损耗角（tanδ）、漏电流、额定链波电流、温度范围和寿命。（嗯竟然没有电容量）

额定电压
　　额定电压应该是一个非常好理解的参数，任何元器件都有一定的工作电压要求。对于电容器来说，它一般不会存在因低压而不工作的问题，所以它的外壳上所标示的额定电压通常是指正常工作中的耐压能力。额定电压数值通常会比最大耐压低一些。

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　　目前常见的电容器额定电压有2.5V、4V、6.3V、16V等等。它们适用于不同的工作环境。回忆一下笔者在第一部分所讲述的电容器结构，电容器的耐压能力是由电介质的绝缘强http://www.16qiuxue.com度决定的。电介质就像一堵墙阻隔了电流的前进，但是如果电压过高，电介质就可能无力再阻挡电流的通过，导致电容器因电介质击穿而失效。

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　　这样我们其实也就很好理解主板的CPU供电回路上为何会有两（电脑没声音）种耐压不同的电容器了。因为由电源输入进来的电压为12V，此时我们通常需要在这里（电脑自动关机）安置一些耐压为16V的电容器，作为一级旁路电容器。接着，经过PWM控制器和MOSFET进行降压、升频后，通常需要电感器和电容器进行滤波。此时电压已经降低，所以通常会选用一些低耐压的电容器。

　　可能有朋友会感到疑问，既然电容器并不要求最低工作电压，那为什么不干脆都用很高耐压电容器呢这样不是更耐久么事实并非如此。对于同类电容器来说，为了获得较高的耐压能力，通常会选择增加电介质厚度。如此以来，尽管耐压能力提高了，但是电容量也会减少，需要增加极板面积来保证电容量，这就增加了成本。同时，过高的耐压值也只能成为摆设，如果电路电压已经令2.5V额定电压（最高耐压>额定电压）的二级旁路电容器不堪重负，那么CPU应该早已阵亡。。。。。。提高了成本却不会带来任何实际效果，这样的事情自然是不值得的。

　　总的来说，根据电路的电压状况，选择适当额定电压的电容器即可。

四、电容器的应用：从电源滤波看电容器（二）

容抗

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　　电容器对正弦电流产生的阻碍被称为容抗，通常用XC表示，单位和电阻相同均为欧姆。而我们在进行供电滤波时希望交流成分尽可能完全被旁路掉，若容抗高，所能够被旁路的交流成分就少，所以就需要尽可能减少阻碍、减少容抗。

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　　电容器的容抗并非一个恒定的数值，它与频率（f）和电容量（C）的乘积成反比。这也就是人们看到板卡供电滤波使用大容量电容器就会觉得用料好的主要原因，电容量越大，则容抗越小，所能适应的频率范围更广，滤波效果也就越好。

　　但我们并不能够因此忽视频率因素，很明显，不同的频率对电容量的要求也不相同。在高频的情况下，不需要很大的电容量就能获得低容抗的效果。

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　　各位还记得近年经常被说起的“数字供电”么笔者在这里（电脑自动关机）可以明确地说，供电是无法数字化的，这只是一个高频开关供电方式。由于频率远远高于常规的开关供电方式，因此只需要小小的陶瓷电容器就可以获得极低的容抗，完成滤波工作。除了电容器，大家一定也对那块好像芯片一样的电感器的高温有深刻印象吧因为在高频时电感器产生了高额感应电流，此时电感器就好像一个巨大的电阻，数十安培的电流从此经过，自然会产生不俗的热量。尽管并非“数字化”，高频开关供电的确可以用更小巧的元器件、更少的空间占用来达到和常规开关供电模式相当的效果，不过电感器发热是一个需要关注的问题。

　　说完了高频，让我们一起来想一想低频时容抗的表现。当频率无限接近于零（直流电），那么容抗将会无限增大，此时直流电面前就像被安置了一个巨大的电阻，从而无法通过。尽管容抗的表现很像电阻，不过由于理想的电容器内部是没有电流通过的，因此容抗不会造成任何发热。

　　在频率确定的情况下，所以我们可以用电容量来衡量容抗，电容量越高则容抗越低，电容量越低则容抗越高。

ESR与ESL

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　　世界上没有绝对的事情和理想的事物，人们常说理想与现实是有差距的，在电子元器件方面其实也不例外，理想化的元器件仅仅只能存在于我们的理念当中。现实中的元器件通常都会带有一定的ESR和ESL，简单说它们就相当于给电路中额外串联了一个电容器和电感器。

　　毫无疑问，ESR必然会带来发热以及能量损耗，同时也会对滤波产生阻碍作用，所以各电容器厂商都在追求尽可能低的ESR。目前来说，多数固态电解质电容器的ESR通常都比液态电解质电容器更低，不过需要明确的是，这并不是因为“固态”，而是因为物质本身。电容器的ESR和电容器的极板长度、极板面积、电解质等等都有关系。

　　元器件的等效串联电阻（ESR）经常被人们关注和提起，其实它还有个小兄弟：等效串联电感（ESL）。

　　因ESL而“增加”的隔交通直的电感器，也会出色的完成阻碍交变电流的任务，其感抗（XL）为我们的供电滤波工作设置障碍。所以，ESL也是越低越好。

电容器的阻抗
　　容抗、ESR、ESL三者共同构建了电容器的阻抗（Impedance），通常用字母Z表示。其计算公式为：

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