選擇支持可靠汽車應(yīng)用的電容器

為今天的汽車電子產(chǎn)品選擇最可靠的電容器，設(shè)計(jì)師需要仔細(xì)分析大量的器件參數(shù)和性能特點(diǎn)。接下來是考慮這些器件的工作環(huán)境以及特定目標(biāo)應(yīng)用。本文探討了四種主要電介質(zhì)電容器的特點(diǎn) 鉭、鋁電解、聚脂膜以及陶瓷。本文還介紹了電容溫度系數(shù)、電容電壓系數(shù)以及影響電容器選擇的其他因素。

對于各種電容器電介質(zhì)，需要注意到的第一點(diǎn)是，每一種電容器電介質(zhì)都有典型的電容和電壓范圍(見圖1)。但是，對于需要電容值約在0.1 F到10 F之間并且電壓小于50V的應(yīng)用，我們有若干選擇。為了搞清楚不同類型電容器的性能特點(diǎn)，需要運(yùn)用電容器的一些基礎(chǔ)知識。

每種電容器的電容值都可以運(yùn)用同一個方程式來確定：C=(K x A)/t。每種電容器電介質(zhì)類型的電介質(zhì)常數(shù)(K)是固定的。因此，對于給定的電容器電介質(zhì)類型，電容量直接與電容器通電板表面面積(A)相關(guān)，并且與電介質(zhì)厚度(t)成反比。電介質(zhì)厚度還決定著電容器的耐壓能力(額定電壓)。

圖3是電容器的工作原理圖。等效串聯(lián)電阻（ESR）是阻抗的主要部分，代表了電容器中的損耗。ESR值因溫度、頻率和電介質(zhì)類型而異。絕緣電阻（IR）決定著在給定施加電壓下電容器的直流漏電壓。漏電流因溫度和施加電壓的大小而異。膜/陶瓷（靜電）電容器的漏電電流通常比鉭、鋁（電解）電容器要低得多。

根據(jù)最常用的分類標(biāo)準(zhǔn)，電容器可分為兩種基本構(gòu)造類型。它們是靜電（膜/陶瓷）以及電解（鉭、鋁)電容器。通常，靜電電容器呈現(xiàn)非常低的ESR和阻抗，屬于非極性器件。這意味著它們可以大批量組裝并高速插入印刷電路板。電解電容器通常提供更高的電容值，但不是極性產(chǎn)品，因此必須以正確方向安裝到板上。表1概括了這些電容器的基本特征。

但是，每一種電容器都有其獨(dú)特的特征，即使在某一種電容器中，是否適合于給定應(yīng)用還將取決于特定的電介質(zhì)。例如，鉭電容器沒有磨損機(jī)構(gòu)，特別適用于需要長壽命和高穩(wěn)度的應(yīng)用。運(yùn)行溫度每降低10℃，鋁電容器的工作壽命將增加一倍，但是重要的是使它們遠(yuǎn)離洗滌劑。陶瓷電容器不需要浪涌電流抑制，但是需要針對高額定電壓的器件實(shí)施高溫點(diǎn)屏蔽。膜/箔電容器特別適用于高電流應(yīng)用。金屬化電容器擁有自我恢復(fù)功能，可以改善可靠性。

圖4對擁有相似電容值的鉭電容器和陶瓷電容器的ESR和Z值進(jìn)行了比較。