LED電源工程師必備常識——電容知識筆記

　　電容的特性（隔直通交）

　　電容器是一種能儲存電荷的容器。它是由兩片靠得較近的金屬片，中間再隔以絕緣物質而組成的。按絕緣材料不同，可制成各種各樣的電容器。如：云母、瓷介、紙介、電解電容器等。在構造上，又分為固定電容器和可變電容器。電容器對直流電阻力無窮大，即電容器具有隔直流作用。電容器對交流電的阻力受交流電頻率影響，即相同容量的電容器對不同頻率的交流電呈現(xiàn)不同的容抗。為開么會出現(xiàn)這些現(xiàn)象呢？這是因為電容器是依靠它的充放電功能來工作的，電源開關s未合上時。電容器的兩片金屬板和其它普通金屬板—樣是不帶電的。當開關S合上時，電容器正極板上的自由電子便被電源所吸引，并推送到負極板上面。由于電容器兩極板之間隔有絕緣材料，所以從正極板跑過來的自由電子便在負極板上面堆積起來。正極板便因電子減少而帶上正電，負極板便因電子逐漸增加而帶上負電。

　　電容器兩個極板之間便有了電位差，當這個電位差與電源電壓相等時，電容器的充電就停上了。此時若將電源切斷，電容器仍能保持充電電壓。對已充電的電容器，如果我們用導線將兩個極板連接起來，由于兩極板間存在的電位差，電子便會通過導線，回到正極板上，直至兩極板間的電位差為零。電容器又恢復到不帶電的中性狀態(tài)，導線中也就沒電流了。加在電容器兩個極板上的交流電頻率高，電容器的充放電次數(shù)增多；充放電電流也就增強；也就是說，電容器對于頻率高的交流電的阻礙作用就減小，即容抗小，反之電容器對頻率低的交流電產生的容抗大。對于同一頻率的交流電電。電容器的容量越大，容抗就越小，容量越小，容抗就越大。

　　電容器的參數(shù)與分類

　　在電子產品中，電容器是必不可少的電子器件，它在電子設備中充當整流器的平滑濾波、電源的退耦、交流信號的旁路、交直流電路的交流耦合等。由于電容器的類型和結構種類比較多，因此，我們不僅需要了解各類電容器的性能指標和一般特性，而且還必須了解在給定用途下各種元件的優(yōu)缺點，以及機械或環(huán)境的限制條件等。這里將對電容器的主要參數(shù)及其應用做簡單說明。

　　1. 標稱電容量( C R )。電容器產品標出的電容量值。云母和陶瓷介質電容器的電容量較低（大約在 5000pF 以下）；紙、塑料和一些陶瓷介質形式的電容器居中（大約在 0.005uF~1.0uF ）；通常電解電容器的容量較大。這是一個粗略的分類法。

　　2. 類別溫度范圍。電容器設計所確定的能連續(xù)工作的環(huán)境溫度范圍。該范圍取決于它相應類別的溫度極限值，如上限類別溫度、下限類別溫度、額定溫度（可以連續(xù)施加額定電壓的最高環(huán)境溫度）等。

　　3. 額定電壓( U R )。在下限類別溫度和額定溫度之間的任一溫度下，可以連續(xù)施加在電容器上的最大直流電壓或最大交流電壓的有效值或脈沖電壓的峰值。電容器應用在高電壓場和時，必須注意電暈的影響。電暈是由于在介質 / 電極層之間存在空隙而產生的，它除了可以產生損壞設備的寄生信號外，還會導致電容器介質擊穿。在交流或脈動條件下，電暈特別容易發(fā)生。對于所有的電容器，在使用中應保證直流電壓與交流峰值電壓之和不得超過電容器的額定電壓。

　　4. 損耗角正切( tg δ )。在規(guī)定頻率的正弦電壓下，電容器的損耗功率除以電容器的無功功率為損耗角正切。在實際應用中，電容器并不是一個純電容，其內部還有等效電阻，它的簡化等效電路如附圖所示。對于電子設備來說，要求 R S 愈小愈好，也就是說要求損耗功率小，其與電容的功率的夾角要小。

　　5. 電容器的溫度特性。通常是以 20 ℃基準溫度的電容量與有關溫度的電容量的百分比表示。

　　6. 使用壽命。電容器的使用壽命隨溫度的增加而減小。主要原因是溫度加速化學反應而使介質隨時間退化。

　　7. 絕緣電阻。由于溫升引起電子活動增加，因此溫度升高將使絕緣電阻降低。 電容器包括固定電容器和可變電容器兩大類。其中固定電容器又可根據(jù)其介質材料分為云母電容器、陶瓷電容器、紙 / 塑料薄膜電容器、

　　電容的類別和符號

　　電容的種類也很多，為了區(qū)別開來，也常用幾個拉丁字母來表示電容的類別。第一個字母C表示電容，第二個字母表示介質材料，第三個字母以后表示形狀、結構等。

　　電解電容極性的判別

　　不知道極性的電解電容可用萬用表的電阻擋測量其極性。 我們知道只有電解電容的正極接電源正(電阻擋時的黑表筆)，負端接電源負(電阻擋時的紅表筆)時，電解電容的漏電流才小(漏電阻大)。反之，則電解電容的漏電流增加(漏電阻減小)。

　　測量時，先假定某極為“ + ”極，讓其與萬用表的黑表筆相接，另一電極與萬用表的紅表筆相接，記下表針停止的刻度(表針靠左阻值大)，然后將電容器放電(既兩根引線碰一下)，兩只表筆對調，重新進行測量。兩次測量中，表針最后停留的位置靠左(阻值大)的那次，黑表筆接的就是電解電容的正極。測量時最好選用 R*100 或 R*1K 擋。用萬用表判斷電容器質量。

　　用萬用表判斷電容器質量

　　視電解電容器容量大小，通常選用萬用表的 R×10 、 R×100 、 R×1K 擋進行測試判斷。紅、黑表筆分別接電容器的負極(每次測試前，需將電容器放電)，由表針的偏擺來判斷電容器質量。若表針迅速向右擺起，然后慢慢向左退回原位，一般來說電容器是好的。如果表針擺起后不再回轉，說明電容器已經擊穿。如果表針擺起后逐漸退回到某一位置停位，則說明電容器已經漏電。如果表針擺不起來，說明電容器電解質已經干涸推失去容量。

　　有些漏電的電容器，用上述方法不易準確判斷出好壞。當電容器的耐壓值大于萬用表內電池電壓值時，根據(jù)電解電容器正向充電時漏電電流小，反向充電時漏電電流大的特點，可采用 R×10K 擋，對電容器進行反向充電，觀察表針停留處是否穩(wěn)定(即反向漏電電流是否恒定)，由此判斷電容器質量，準確度較高。黑表筆接電容器的負極，紅表筆接電容器的正極，表針迅速擺起，然后逐漸退至某處停留不動，則說明電容器是好的，凡是表針在某一位置停留不穩(wěn)或停留后又逐漸慢慢向右移動的電容器已經漏電，不能繼續(xù)使用了。表針一般停留并穩(wěn)定在 50 - 200K 刻度范圍內。

　　略談電解電容

　　一、電解電容在電路中的作用

　　1. 濾波作用，在電源電路中，整流電路將交流變成脈動的直流，而在整流電路之后接入一個較大容量的電解電容，利用其充放電特性，使整流后的脈動直流電壓變成相對比較穩(wěn)定的直流電壓。在實際中，為了防止電路各部分供電電壓因負載變化而產生變化，所以在電源的輸出端及負載的電源輸入端一般接有數(shù)十至數(shù)百微法的電解電容。由于大容量的電解電容一般具有一定的電感，對高頻及脈沖干擾信號不能有效地濾除，故在其兩端并聯(lián)了一只容量為0.001--0.lpF的電容，以濾除高頻及脈沖干擾。

　　2. 耦合作用：在低頻信號的傳遞與放大過程中，為防止前后兩級電路的靜態(tài)工作點相互影響，常采用電容藕合。為了防止信號中韻低頻分量損失過大，一般總采用容量較大的電解電容。

　　二、電解電容的判斷方法

　　電解電容常見的故障有，容量減少，容量消失、擊穿短路及漏電，其中容量變化是因電解電容在使用或放置過程中其內部的電解液逐漸干涸引起，而擊穿與漏電一般為所加的電壓過高或本身質量不佳引起。判斷電源電容的好壞一般采用萬用表的電阻檔進行測量。具體方法為：將電容兩管腳短路進行放電，用萬用表的黑表筆接電解電容的正極。紅表筆接負極(對