电容选型 电容应用与选型常识

电容应用与选型常识电源往往是我们在电路设计过程中最容易忽略的环节。 作为一款优秀 的设计，电源设计应当是很重要的，它很大程度影响了整个系统的性 能和成本。 电源设计中的电容使用，往往又是电源设计中最容易被 忽略的地方。 一、电源设计中电容的工作原理 在 电 源 设 计 应 用 中 ， 电 容 主 要 用 于 滤 波 （ filter ） 和 退 耦 / 旁 路 (decoupling/bypass)。 滤波主要指滤除外来噪声，而退耦/旁路（一种，以旁路的形式达到 退耦效果电容选型，以后用“退耦”代替）是减小局部电路对外的噪声干扰。 很多人容易把两者搞混。下面我们看一个电路结构：图中电源为 A 和 B 供电。电流经 C1 后再经过一段 PCB 走线（暂等效 为一个电感，实际用电磁波理论分析这种等效是有误的，但为方便理 解，仍采用这种等效方式。 ）分开两路分别供给 A 和 B。电源出来的 纹波比较大，于是我们使用 C1 对电源进行滤波，为 A 和 B 提供稳定 的电压。C1 需要尽可能的靠近电源放置。C2 和 C3 均为旁路电容，起 退耦作用。当 A 在某一瞬间需要一个很大的电流时，如果没有 C2 和C3， 那么会因为线路电感的原因 A 端的电压会变低， B 端电压同样 而 受 A 端电压影响而降低， 于是局部电路 A 的电流变化引起了局部电路 B 的电源电压，从而对 B 电路的信号产生影响。

同样，B 的电流变化 也会对 A 形成干扰。这就是“共路耦合干扰” 。 增加了 C2 后，局部电路再需要一个瞬间的大电流的时候，电容 C2 可以为 A 暂时提供电流，即使共路部分电感存在，A 端电压不会下降 太多。对 B 的影响也会减小很多。于是通过电流旁路起到了退耦的作 用。 一般滤波主要使用大容量电容，对速度要求不是很快，但对电容值要 求较大。一般使用铝电解电容。浪涌电流较小的情况下，使用钽电容 代替铝电解电容效果会更好一些。从上面的例子我们可以知道，作为 退耦的电容，必需有很快的响应速度才能达到效果。如果图中的局部 电路 A 是指一个芯片的话， 那么退耦电容要用瓷片电容， 而且电容尽 可能靠近芯片的电源引脚。而如果“局部电路 A”是指一个功能模块 的话，可以使用瓷片电容，如果容量不够也可以使用钽电容或铝电解 电容（前提是功能模块中各芯片都有了退耦电容—瓷片电容） 。 滤波电容的容量往往都可以从电源芯片的数据手册里找到计算公式。 如果滤波电路同时使用电解电容、钽电容和瓷片电容的话，把电解电 容放的离开关电源最近，这样能保护钽电容。瓷片电容放在钽电容后 面。这样可以获得最好的滤波效果。

退耦电容需要满足两个要求，一个是容量需求，另一个是 ESR 需求。 也就是说一个 0.1uF 的电容退耦效果也许不如两个 0.01uF 电容效果 好。而且，0.01uF 电容在较高频段有更低的阻抗，在这些频段内如果 一个 0.01uF 电容能达到容量需求， 那么它将比 0.1uF 电容拥有更好的 退耦效果。 很多管脚较多的高速芯片设计指导手册会给出电源设计对退耦电容 的要求， 比如一款 500 多脚的 BGA 封装要求 3.3V 电源至少有 30 个瓷 片电容，还要有几个大电容，总容量要 200uF 以上… 延伸阅读：电容器与开关电源 二、各类电源中电容器的正确选用 电容器作为基本元件在电子线路中起着重要作用，在传统的应用中， 电容器主要用作旁路耦合、电源滤波、隔直以及小信号中的振荡、延 时等。随着电子线路，特别是电力电子电路的发展对不同应用场合的 电容器提出了不同的特殊要求。 1．滤波电容器 交流电（工频或高频）经整流后需用电容器滤波使输出电压平滑，要 求电容器容量大，一般多采用铝电解电容器。铝电解电容器应用时主 要问题是温度与寿命关系，如廉价型环境温度多为 85℃，可在 1000h内保证各性能参数，特别是电容量，超过 1000h，各项性能指标将得 不到保证， 尽管在很多情况下还能用。