浅谈电源滤波用电解电容

Ann Post at 2006/3/14 15:49:00
电容器(capacitor)在音响组件中被广泛运用,滤波、反交连、高频补偿、直流回授…随处可见。但若依功能及制造材料、制造方法细分,那可不是一朝一夕能说得明白。所以缩小范围,本文只谈电解电容,而且只谈电源平滑滤波用的铝质电解电容。
  每台音响机器都要吃电源─除了被动式前级,既然需要供电,那就少不了「滤波」这个动作。不要和我争,采用电池供电当然无必要电源平滑滤波。但电池充电电路也有整流及滤波,故滤波电容器还是会存在。
  我们现在习用的滤波电容,正式的名称应是:铝箔乾式电解电容器。就我的观察,除加拿大Sonic Frontiers真空管前级,曾在高压稳压线路中选用PP塑料电容做滤波外,其它机种一概都是采用铝箔乾式电解电容;因此网友有必要对它多做了解。
  面对电源稳压线路中担任电源平滑滤波的电容器,你首先想到的会是什麽?─容量?耐压?电容器的封装外皮上一定有容量标示,那是指静电容量;也一定有耐压标示,那是指工作电压或额定电压。
  工作电压(working voltage)简称WV,为绝对安全值;若是surge voltage(简称SV或Vs),就是涌浪电压或崩溃电压;,超过这个电压值就保证此电容会被浪淹死─小心电容会爆!根据国际IEC 384-4规定,低於315V时,Vs=1.15×Vr,高於315V时,Vs=1.1×Vr。Vs是涌浪电压,Vr是额定电压(rated voltage)。
  电容器的电荷能量是以Q=CV来表示,Q是库伦,C是静电容量,V是电压;故当电压值不变时,加大静电容量就能增高电荷能量。请注意,电容器的容量单位应是F(farad),可是因计量太高造成数值偏低,故多改用μF,1F=一百万μF。国外也有用mF表示μF,其实mF不十分贴切,但机械式打字机上没有μ键,故用m代表micro。
  有了静电容量及工作耐压两个参数,若你正在选购电容,接下来你会考虑什麽?直觉上是价钱。嗯,这个参数很重要,而且数值愈低愈佳。也有人先想到品牌,并坚持***货打死不用─还存著八年抗战情结?美国货也仅能排第二,瑞典或德国制造的才能排第一。嗯,这个参数也很重要。但既然谈到品牌,那就不能忽略系列型号;因为一个制造厂会生产许多不同系列的产品,系列不同,品质及价格就会不同。OK,我们先整理一下,有关电源平滑滤波电容器的参数已知有:静电容量、额定工作电压、涌浪崩溃电压、价格、品牌、型号系列。
  不应该只有小猫两三只,外型尺寸也应该很重要,因为与它相关的有重量及接脚型态,snap-in是插焊PC板式,screw是锁螺丝式。至於重量,同容量同耐压,但品牌不同的两个电容做比较,重量一定不同;而外型尺寸更与机箱规划有关。有些电容不是全圆型,有点像是多角型,Philips、BHC都有这种看起来似乎很高级的系列。现在我们再整理一下,加上重量、外型尺寸、接脚型态─已有九个参数。
  外皮颜色?这是谁提出来的?很妙。因白色、黑色、蓝色塑胶封装都有厂商在用,它有时也具有某些意义,例如日规黑底金字常代表高级for audio音响级电容。仅凭外观还能想到哪些?制造日期,9627就是1996年第27周出厂;近年来日制电容似乎逐渐有意省略制造日期的标示。但外皮颜色及文字印刷不直接与品质有关,故仅加上制造日期参数。还有,别忘了适用工作温度,因为 105度C比85度C更适用於真空管机。若机器要摆在南极,最好选耐负55度C的品种。
  容量误差也别遗漏,当采多颗并联,为求得单只特性均匀,误差当然是愈低愈佳。现在再加上工作温度及容量误差,咱们手上已有12个参数,对电容器应有三成以上了解。
  请别会错意,电容的工作温度不是指环境或表面温度─不管几度,封装塑胶外皮都是一样,它是指铝箔工作温度,所以装管机选用85度C品种也绝对OK,只要将电容器远离管仔就一定安全。
  可是真正有关电容器品质的几个重要参数,却都只存在原厂规格书中,完全不会显露在成品封装外皮上,而这些重要参数才是本文谈论的重点。
  散逸因数─损失角
  散逸因数dissipation factor(DF)存在於所有电容器中,有时DF值会以损失角tanδ表示。想想,损失角,既有损失,当然愈低愈好。塑料电容的损失角很低,但铝电解电容就相当高。DF值是高还是低,就同一品牌、同一系列的电容器来说,与温度、容量、电压、频率……都有关系;当容量相同时,耐压愈高的DF值就愈低。举实例做说明,同厂牌同系列的10000μF电容,耐压80V的DF值一定比耐压63V的低。所本刊选用滤波电容常会找较高耐压者,不是没有道理。此外温度愈高DF值愈高,频率愈高DF值也会愈高  。
但许多电容器制造厂,在规格书上常不注明散逸因数DF值,因为数值甚高很难看。以瑞典RIFA为例,其蓝色PHE-420系列是MKP塑料电容,它的DF值最低是0.00005/最高是0.0008。但白色顶级PEH169系列铝质电解电容,就未标示损失角规格。若真注明DF值,可能会是1.0000,小数点是在1的後面。
  漏…漏电流
  哇!漏电!最好没有。可是没办法,铝电解电容在工作时一定会产生漏电流。
  漏电流(leakage current)当然要低,它的计算公式大致是:I=K×CV。漏电流I的单位是μA,K是常数,例如是0.01或0.03,每家制造厂会选择不同的常数。但不论如何,电容器容量愈高,漏电流就愈大。如果你有容量愈大平滑效果愈好的想法,这个「漏电流」也请考虑在内。从计算式可得知额定电压愈高,漏电流也愈大,因此降低工作电压亦可降低漏电流。
  但降低电容器的漏电流并不容易,低漏电流low leakage current-LL系列价格高昂,我曾向国内厂商订制一批低漏电流LL系列电容,价格比许多进口电容还贵。漏电流规格,铝电解电容就比钽电解电容差许多,钽质电容也有乾式及湿式两种,不过它的容量及耐压都较低。
  除特别定制外,面对一般品,想要降低它的漏电流可设法提高Vs对Vr的比值。Vs是涌浪电压,其值当然比Vr额定电压高,但施加电压(真正的工作电压)还应该比Vr低,例如取Vr的90%;找高耐压品种可说是完全正确。
  等效串联电阻ESR
  一只电容器会因其构造而产生各种阻抗、感抗,比较重要的就是ESR等效串联电阻及ESL等效串联电感─这就是容抗的基础。电容器提供电容量,要电阻干嘛?故ESR及ESL也要求低…低;但low ESR/low ESL通常都是高级系列。
  ESR的高低,与电容器的容量、电压、频率及温度…都有关,当额定电压固定时,容量愈大 ESR愈低。有人习用将多颗小电容并接成一颗大电容以降低阻抗,其理论是电阻并联阻值降低。但若考虑电容接脚焊点的阻抗,以小并大,不见得一定会有收获。
  反过来说,当容量固定时,选用高WV额定电压的品种也能降低 ESR;故耐压高确实好处多多。频率的影响:低频时ESR高,高频时ESR低;当然,高温也会造成ESR的提升。
  串联等效电阻ESR的单位是mΩ,高级系列电容常是low ESR及low ESL。若比较低内阻及低漏电流两种特性,则低内阻容易达成,故标示low ESR的电容倒很常见。ESR与损失角有关联,ESR=tanδ/(ω×Cs),Cs是电容量。
  有时电容器规格上会有Z,它与ESR的意义不同,但Z的计算示与ESR有关,同时也考虑到容抗及感抗,是真正的内阻。刚才提到电容的ESR单位是mΩ,那是指大电容,若是220μF小容量电容,其ESR单位就不是mΩ而是Ω。何种电容器的ESR最低?答案只有一个:Sanyo的OS有机半导体电容!
涟波电流Irac
  前面谈到的散逸因数DF-损失角tanδ、漏电流、ESR-串联等效电阻…等,其值都是愈低愈好,但现在要提的涟波电流ripple current却是愈高愈好。特别是现在都特别讲究後级扩大机要有大电流输出,电源平滑滤波电容器的涟波电流Irac(或Iac)就显得格外突出。
  涟波电流Irac的标示至少应有低频及高频工作时两种规格数字,低频大约是以120Hz做标准,高频大概是以 10KHz做标准,但不同制造厂商可能会有略微的差别。
  涟波电流与频率刚好成正比,因此低频时涟波电流也比较低。可是对我们音响迷来说,低频段的Irac值才是重要。所以在采购电容器时,涟波电流数字高低是极为重要的依据。在一般状况下,同品牌时,锁螺丝式电容的涟波电流通常比snap-in插PC板式来得高。
  曾经有一种说法:RIFA的10000μF相当於其它厂牌15000μF,因为大部份日制电容的涟波电流都不高,而RIFA又特别高,故好像可以一个当两个用。德国Siemens、英国BHC电容,在Irac这项特性上也常优於日制品。就笔者所知,Irac最大的电容,是Siemens SIKOREL系列电容为最高,6800μF/63V就高达20A!若是小容量电容,Irac最大的是Sanyo OS电容。
  就後级扩大机的动作来说,很多人会认定低频时吃电流。有个方法可以试:以电表直流电压-DCV最低档量任一只射极电阻压降,最好是指针电表,播放唱片,将前级音量转大,注意电表指针的摆动,你就会发现低频固然会吃电流,四把吉它连弹也会猛吃电流!什麽音乐最适合run-in後级扩大机?Holst的《行星组曲》第一曲MARS。
  现在你应该已经明了六成以上,或许你想问:有没有体型不大,漏电低、ESR低、tanδ低、误差低、价格低,但涟波电流高、适用温度范围高的铝电解电容?嗯…,没有!
  关於容量误差,近年来铝质电解电容颇有进步,以往是-20%~+40%,现在大多是+/-20%。但其容量常偏+而不是偏-,故10000μF测量起来有可能会接近12000μF。
  精确量取大容量电容器的静电容量,是我多年来一直想做的事。不要怀疑,这种测试仪器很难买到,美国曾制造过,可量至99999μF,并能同时显示DF值及 ESR值;而且电容量是100Hz、1KHz、10KHz三段(不是两段)频率测试的平均值。这种仪器国内市场曾出现过,小卖新台币十万元─只差漏电流的测试。
  额定工作电压的安全度,在我的标准是:至少理让15%。例如某电容的额定电压是50V,虽然涌浪电压可能高至63V,但我最高只会施加 42V电压。让电容器的额定电压具有较多的余裕,能降低内阻、降低漏电流、降低损失角、增加寿命,一举数得何乐不为?以前曾看过日制扩大机,±48V工作电压配上10000μF/50V滤波电容;短时间内当然不会烧坏,但时日长久,寿命有可能降低,那就得更换新品或另购新机。所以日制品常有「时间到了,该走了」的宿命,你也不能指责它是偷工减料,毕竟做生意总要图利,若一辈子只能卖你一次,如何赚钱?
  容量愈高哼声愈低?
  自己装,最讨厌的就是哼声除不掉。有人将滤波电容加大,哼声就没了。我是不十分相信,因扩大机的哼声常是因地回路不当引起,来自电容器微乎其微。但是理论上,容量愈高,电源平滑效果也就愈佳,所以大容量的做法,是许多设计者及DIY迷亦深信不疑。
  因此不少後级扩大机,特别是美国产品Krell、Mark Levinson,最爱采用大水塘─大电容;丹麦的Dynaudio,连前级扩大机都用到十数万μF之容量。至於AC & DC交直流,也比较倾向於「大容量」派,但尚适可而止。
  可是也有不少名厂走低容量路子,例如美国Amcron有台 250W×2专业後级扩大机,两声道合计500W,只用了2只8200μF小滤波电容器(好像是小了点)。瑞士Goldmund算是Hi-End品牌,产品送到各杂志社试听,没有一个评论员胆敢说它坏,它的大後级就是采用小电容。瑞士FM Acoustics更是贵到毙,一台立体声後级後级可换一部Benz车。它的220W×2专业後级,号称数十A电流输出,本人亲眼得见,全机只使用2只10000μF/100V滤波电容。
  大容量滤波与低容量滤波两种理论基本上是对立的,但却同时存在於音响圈。以低容量论点设计扩大机,也可以完全没有哼声,而且低频表现也不比「大水塘」机差。重点是什麽?Irac涟波电流。如果你如今还是满脑子的大容量,那你还不了解电解电容!
  给大家一个建议:组装後级若采用低容量滤波电容时,千万要配用高功率电源变压器。也就是「瘦了电容器、肥了变压器」,这可能就是扩大机好声的秘绝。以这几年详细之观察,後级扩大机若要好声,采用大功率电源变压器比采用大容量滤波电容有效多了。
  一颗大的?多颗小的?
  OK,有人放心不下,滤波电容坚持要大μF─那是找一个大的,还是用十来个小的并接?又有人说用小颗并,不但内阻可以降低,反应速度也会也快,透明度及解析度都比较好。
  Mark Levinson及Krell的後级不是以小并大,但有谁认为它反应速度慢、不透明有雾?面对此问题,我自己都长期陷入迷阵中。就机箱规划来说,用多颗小电容并联似乎比较理想,而且进货量大价格也便宜,甚至前级、後级、综合机,都可采用同一种电容。
  进口机与国产机的命运有些不同,当消费者面对数十万元进口机采用多颗小电容时,他会自我解释:这个很有道理;但面对国产品时,他可能会有另一套恶毒的说法:偷工减料!
  就音质表现,大水塘or小水塘、一颗大的or多颗小的,应该没有绝对关系。邓小平说得好:管它黑猫、白猫,会捉老鼠的就是好猫。
  制造厂牌也关乎品质特性,前述有人终其一生不用日制品。美国原本有两大电容器品牌Mallory及Sprague,现在 Sprague已成绝响,因为它被***Nippon Chemi-con收购,且公司名称注册United Chemi-Con/简称UCC。但只要是仍在美国制造,外皮印有made in USA,商标更改与制造品质应无关联。
  不过外界已有耳语:UCC比Sprague差,可能性如何?***商社一旦接手,行销政策自然会大幅改变,为了提高出货量必得降低售价;但假格下滑也会导致品质下滑。询问本地代理商瑞普公司,UCC电容销售量比Sprague低,显示国内厂商有排斥UCC的反映。若比较UCC及Sprague的规格特性,果然是一付Japanese样─体型大为缩水,原本40mm×80mm的改成40mm×50mm,价格可能较低廉,但ESR增加、Irac减小─怎不令人掷笔三叹?
  你对日制品有疑虑?没办法,非但美国如此,德国也需要***资金进入来个德日合作,Siemens就和松下Matsusita共同生产S+M电容器。这是未来趋势,几乎不可避免。RIFA也早就被EVOX吃下,EVOX是大集团,到处设厂,本刊SigEnd单端前级有用到1μF电容,就是EVOX品牌,虽然自美国进口,但一付台制品模样。
  储存及工作寿命
  比起电阻、IC、电晶体、塑料电容这些半永久性元件,铝电解电容的寿命就值得重视。一是储存年限,自然与寿命有关,10~20年应无问题。存放过久的电容不宜立刻使用,利用power supply先将它aging(活化);夹上端子,缓慢调整power supply电压,由低至高,最高可调至此电容的额定电压。
  工作寿命就很难说得明白,所谓长寿命LL-long life电容,通常是表示涟波电流Irac稳定。前面曾谈到电容的Irac与工作温度及频率都有关,例如同是10KHz,40度C时是15A,85度C时是9A;15A/9A=1.67。此数字就是电容的寿命因数(本人临时想出来的),数字愈高寿命愈低,数字愈接近1寿命愈长。
  如果没记错,1.93表示10万小时,1.85表示20万小时,故1.67至少50万小时!但电容器的主要功用是充、放电特性,因此不宜经常快速充、放电。有两个方法可有效延长电容器寿命:一是减少开机、关机次数,二是设法降低开机时的瞬间充电电流─你听懂了吗?本刊也注意到此问题,故多年来都是这样做。
  即令是如此,若问:到底是哪一种电容的音质较好?这也实在难以回答。基本上,不同品牌、系列的电容,它的声音表现自然也是不同。我个人不会「日制品打死不用」,只要处理得当,日制品也不输欧美货。多年前曾用过ELNA高级Cerafine音响级电容,它的ESR虽然低,但Irac也不高,装在amp.上,低频很厚实,但雾气较重,不够透明。可是并上speed-up小电容後,就豁然开朗。
  故实际装配时,记得一定要在主滤波电容上加并speed-up小电容,此举「至少」会改善高频响应。数值是多少?最好是一大一小,大的1μF、小的0.1μF,MKP是最低要求。
  有时并上小电容会发现助益不大,这可能是小电容未选对。RIFA的电解及塑料电容,若想加并speed-up,奉劝你不要找WIMA,建议各位试试MIT的PPFX-S锡箔或RTX系列0.1μF。写这篇文章的同时,也留意各杂志的广告,美国Krell及加拿大Class'e Audio的Hi-End後级新机种竟然都采用***Nichicon电容做主电源平滑滤波!但杂志评论员有谁敢说它差?!
  前级扩大机吃不了数百mA电流,故滤波电容较易选择。高瓦数、高输出电流扩大机就很难伺候,此时滤波电容的Irac特性就要考虑在内。
  对於滤波用电解电容,有几点值得网友注意:一、大致上来说,日制品的Irac比欧美品低;二、低漏电流比低ESR更重要;三、大滤波电容宜并接小电容;四、尽量选高耐压电容;五、最顶级的电容,容量及耐压都不高,故数百瓦的大power通常声音粗糙,不是没有道理。
  笔者不建议哪种电容最好,因为只要用得恰当,每种电容都可发出好声。至於刻意强调电容、电阻、焊锡、保险丝非xxx品牌不用的人,绝对是不懂线路结构的外行人!
  关於铝质电解电容的构造
  电容器依其元件构造大致可分成:一、卷绕型,二、积层型,三、电解型。而电解型又分铝质及钽质两类,铝质再分成液态电解质及固态电解质。若说液态电解质是铝箔湿式、固态电解质是铝箔乾式,那就错了,因铝箔乾式及铝箔湿式都是液态电解质电容。
  铝质电解电容是以经过蚀刻的高纯度铝箔做为阳极,以其表面经阳极氧化处理之化成薄膜做为电介质,再以浸有电解液的薄纸或布做阴极。由於电解液是用吸浸式,故称铝箔乾式电解电容。
  何谓铝箔湿式?在电容器内直接加电解液─例如硼酸胺+乙二醇混合液,这种用手电容摇一摇还会发出流水声,瑞典RIFA的PEH169系列就是这种电容。
  即使是欧洲名厂,做为阳极的铝箔也非自行生产,而是统一由某公司供应,就好像瑞士表厂甚多,但只有少数几家会做油心。大约10年前义大利某公司无法正常供应阳极铝箔时,全球各名厂如Mallory/RIFA/Sprague或Rubycon/Philips…就只得拖延交货脱时间,没原料怎麽生产交货?至於吸浸电解液的纸,也绝非在一般文具店即可购得,最大供应商是在马来西亚。


电容器的基础知识及检测方法

一、基础知识

  电容器是一种储能元件,在电路中用于调谐、滤波、耦合、旁路、能量转换和延时。电容器通常叫做电容。

  按其结构可分为固定电容器、半可变电容器、可变电容器三种。

1. 常用电容的结构和特点
常用的电容器按其介质材料可分为电解电容器、云母电容器、瓷介电容器、玻璃釉电容等。
表1 常用电容的结构和特点

电容种类 电 容 结 构 和 特 点 实物图片
铝电解电容

它是由铝圆筒做负极,里面装有液体电解质,插入一片弯曲的铝带做正极制成。还需要经过直流电压处理,使正极片上形成一层氧化膜做介质。它的特点是容量大,但是漏电大,误差大,稳定性差,常用作交流旁路和滤波,在要求不高时也用于信号耦合。电解电容有正、负极之分,使用时不能接反。有正负极性,使用的时候,正负极不要接反。

纸介电容

用两片金属箔做电极,夹在极薄的电容纸中,卷成圆柱形或者扁柱形芯子,然后密封在金属壳或者绝缘材料(如火漆、陶瓷、玻璃釉等)壳中制成。它的特点是体积较小,容量可以做得较大。但是有固有电感和损耗都比较大,用于低频比较合适。


金属化纸介电容

结构和纸介电容基本相同。它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代替金属箔,体积小,容量较大,一般用在低频电路中。

油浸纸介电容

它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里,能增强它的耐压。它的特点是电容量大、耐压高,但是体积较大。

玻璃釉电容

以玻璃釉作介质,具有瓷介电容器的优点,且体积更小,耐高温。

陶瓷电容

用陶瓷做介质,在陶瓷基体两面喷涂银层,然后烧成银质薄膜做极板制成。它的特点是体积小,耐热性好、损耗小、绝缘电阻高,但容量小,适宜用于高频电路。
    铁电陶瓷电容容量较大,但是损耗和温度系数较大,适宜用于低频电路。

薄膜电容

结构和纸介电容相同,介质是涤纶或者聚苯乙烯。涤纶薄膜电容,介电常数较高,体积小,容量大,稳定性较好,适宜做旁路电容。
    聚苯乙烯薄膜电容,介质损耗小,绝缘电阻高,但是温度系数大,可用于高频电路。

云母电容

用金属箔或者在云母片上喷涂银层做电极板,极板和云母一层一层叠合后,再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。它的特点是介质损耗小,绝缘电阻大、温度系数小,适宜用于高频电路。

钽、铌电解电容

它用金属钽或者铌做正极,用稀硫酸等配液做负极,用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成。它的特点是体积小、容量大、性能稳定、寿命长、绝缘电阻大、温度特性好。用在要求较高的设备中。

半可变电容

也叫做微调电容。它是由两片或者两组小型金属弹片,中间夹着介质制成。调节的时候改变两片之间的距离或者面积。它的介质有空气、陶瓷、云母、薄膜等。

  

可变电容

它由一组定片和一组动片组成,它的容量随着动片的转动可以连续改变。把两组可变电容装在一起同轴转动,叫做双连。可变电容的介质有空气和聚苯乙烯两种。空气介质可变电容体积大,损耗小,多用在电子管收音机中。聚苯乙烯介质可变电容做成密封式的,体积小,多用在晶体管收音机中。

  

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2. 主要性能指标
标称容量和允许误差:电容器储存电荷的能力,常用的单位是F、uF、pF。电容器上标有的电容数是电容器的标称容量。电容器的标称容量和它的实际容量会有误差。常用固定电容允许误差的等级见表2。常用固定电容的标称容量系列见表3。一般,电容器上都直接写出其容量,也有用数字来标志容量的,通常在容量小于10000pF的时候,用pF做单位,大于10000pF的时候,用uF做单位。为了简便起见,大于100pF而小于1uF的电容常常不注单位。没有小数点的,它的单位是pF,有小数点的,它的单位是uF。如有的电容上标有“332”(3300pF)三位有效数字,左起两位给出电容量的第一、二位数字,而第三位数字则表示在后加0的个数,单位是pF。

额定工作电压:在规定的工作温度范围内,电容长期可靠地工作,它能承受的最大直流电压,就是电容的耐压,也叫做电容的直流工作电压。如果在交流电路中,要注意所加的交流电压最大值不能超过电容的直流工作电压值。常用的固定电容工作电压有6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、2500V、400V、500V、630V、1000V。

表2  常用固定电容允许误差的等

允许误差

±2%

±5%
±10%
±20%
(+20% -30%)
(+50% -20%)
(+100%-10%)
级  别

02

表3 常用固定电容的标称容量系列

电容类别 允许误差 容量范围 标 称 容 量 系 列

纸介电容、金属化纸介电容、纸膜复合介质电容、低频(有极性)有机薄膜介质电容

5%
±10%
±20%

100pF-1uF

1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8

1uF-100uF

1 2 4 6 8 10 15 20 30
50 60 80 100

高频(无极性)有机薄膜介质电容、瓷介电容、玻璃釉电容、云母电容

5%

1pF-1uF

1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0
2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3
4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1

10%

1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7
3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2

20%

1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8

铝、钽、铌、钛电解电容

10%
±20%
+50/-20%
+100/-10%

1uF-1000000uF

1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8
(容量单位uF)

绝缘电阻:由于电容两极之间的介质不是绝对的绝缘体,它的电阻不是无限大,而是一个有限的数值,一般在1000兆欧以上,电容两极之间的电阻叫做绝缘电阻,或者叫做漏电电阻,大小是额定工作电压下的直流电压与通过电容的漏电流的比值。漏电电阻越小,漏电越严重。电容漏电会引起能量损耗,这种损耗不仅影响电容的寿命,而且会影响电路的工作。因此,漏电电阻越大越好。

介质损耗:电容器在电场作用下消耗的能量,通常用损耗功率和电容器的无功功率之比,即损耗角的正切值表示。损耗角越大,电容器的损耗越大,损耗角大的电容不适于高频情况下工作。

表4  常用电容的几项特性

电容种类

容量范围

直流工作电压( V)

运用频率(MHz)

准确度

漏电电阻(>MΩ)

中小型纸介电容

470pF-0.22uF

63-630

8以下

-Ⅲ

>5000

金属壳密封纸介电容

0.01uF-10uF

250-1600

直流,脉动直流

Ⅰ>-Ⅲ

>1000-5000

中小型金属化纸介电容

0.01uF-0.22uF

160、250、400

8以下

Ⅰ>-Ⅲ

>2000

金属壳密封金属化纸介电容

0.22uF-30uF

160-1600

直流,脉动电流

Ⅰ>-Ⅲ

>30-5000

薄膜电容

3pF-0.1uF

63-500

高频、低频

Ⅰ>-Ⅲ

>10000

云母电容

10pF-0.51uF

100-7000

75-250以下

02-Ⅲ

>10000

瓷介电容

1pF-0.1uF

63-630

低频、高频

02-Ⅲ

>10000

铝电解电容

1uF-10000uF

4-500

直流,脉动直流

ⅣⅤ

  

钽、铌电解电容

0.47uF-1000uF

6.3-160

直流,脉动直流

ⅢⅣ

  

瓷介微调电容

2/7pF-7/25pF

250-500

高频

  

>1000-10000

可变电容

7pF-1100pF

100以上

低频,高频

  

>500

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3.命名方法
根据部颁标准(SJ-73)规定,电容器的命名由下列四部分组成:第一部分(主称);第二部分:(材料);第三部分(分类特征);第四部分(序号)。它们的型号及意义见下表。

表5 电容器型号命名方法

第一部分

第二部分

第三部分

第四部分

用字母表示主称

用字母表示材料

用数字或字母表示特征

序号

符号

意义

符号

意义

符号

意义

  

C

电容器

C

I

O

Y

V

Z

J

B

F

L

S

Q

H

D

A

G

N

T

M

E

瓷介

玻璃釉

玻璃膜

云母

云母纸

纸介

金属化纸

聚苯乙烯

聚四氟乙烯

涤纶

聚碳酸酯

漆膜

纸膜复合

铝电解

钽电解

金属电解

铌电解

钛电解

压敏

其他材料

T

W

J

X

S

D

M

Y

C

铁电

微调

金属化

小型

独石

低压

密封

高压

穿心式

包括:

品种、尺寸、代号、温度特性、直流工作电压、标称值、允许误差、标准代号。

表6 第三部分是数字时所代表的意义:

符号 特征(型号的第三部分)的意义
(数字) 瓷介电容器 去母电容器 有机电容器 电解电容器

1

圆片    非密封 箔式

2

管型 非密封 非密封 箔式

3

迭片 密封 密封 烧结粉液体

4

独石 密封 密封 烧结粉固体

5

穿心    穿心   

6

           

7

         无极性

8

高压 高压 高压   

9

      特殊 特殊

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4.选用常识
电容在电路中实际要承受的电压不能超过它的耐压值。在滤波电路中,电容的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍。使用电解电容的时候,还要注意正负极不要接反。

不同电路应该选用不同种类的电容。揩振回路可以选用云母、高频陶瓷电容,隔直流可以选用纸介、涤纶、云母、电解、陶瓷等电容,滤波可以选用电解电容,旁路可以选用涤纶、纸介、陶瓷、电解等电容。
    电容在装入电路前要检查它有没有短路、断路和漏电等现象,并且核对它的电容值。安装的时候,要使电容的类别、容量、耐压等符号容易看到,以便核实。

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二、电容器检测的一般方法

1.固定电容器的检测.
  A检测10pF以下的小电容 。因10pF以下的固定电容器容量太小,用万用表进行测量,只能定性的检查其是否有漏电,内部短路或击穿现象。测量时,可选用万用表R×10k挡,用两表笔分别任意接电容的两个引脚,阻值应为无穷大。若测出阻值(指针向右摆动)为零,则说明电容漏电损坏或内部击穿。

B检测10PF~001μF固定电容器是否有充电现象,进而判断其好坏。万用表选用R×1k挡。两只三极管的β值均为100以上,且穿透电流要小。可选用3DG6等型号硅三极管组成复合管。万用表的红和黑表笔分别与复合管的发射极e和集电极c相接。由于复合三极管的放大作用,把被测电容的充放电过程予以放大,使万用表指针摆幅度加大,从而便于观察。应注意的是:在测试操作时,特别是在测较小容量的电容时,要反复调换被测电容引脚接触A、B两点,才能明显地看到万用表指针的摆动。C对于001μF以上的固定电容,可用万用表的R×10k挡直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电,并可根据指针向右摆动的幅度大小估计出电容器的容量。

2.电解电容器的检测
  A因为电解电容的容量较一般固定电容大得多,所以,测量时,应针对不同容量选用合适的量程。根据经验,一般情况下,1~47μF间的电容,可用R×1k挡测量,大于47μF的电容可用R×100挡测量。
  B将万用表红表笔接负极,黑表笔接正极,在刚接触的瞬间,万用表指针即向右偏转较大偏度(对于同一电阻挡,容量越大,摆幅越大),接着逐渐向左回转,直到停在某一位置。此时的阻值便是电解电容的正向漏电阻,此值略大于反向漏电阻。实际使用经验表明,电解电容的漏电阻一般应在几百kΩ以上,否则,将不能正常工作。在测试中,若正向、反向均无充电的现象,即表针不动,则说明容量消失或内部断路;如果所测阻值很小或为零,说明电容漏电大或已击穿损坏,不能再使用。C对于正、负极标志不明的电解电容器,可利用上述测量漏电阻的方法加以判别。即先任意测一下漏电阻,记住其大小,然后交换表笔再测出一个阻值。两次测量中阻值大的那一次便是正向接法,即黑表笔接的是正极,红表笔接的是负极。D使用万用表电阻挡,采用给电解电容进行正、反向充电的方法,根据指针向右摆动幅度的大小,可估测出电解电容的容量。

3.可变电容器的检测
  A用手轻轻旋动转轴,应感觉十分平滑,不应感觉有时松时紧甚至有卡滞现象。将载轴向前、后、上、下、左、右等各个方向推动时,转轴不应有松动的现象。B用一只手旋动转轴,另一只手轻摸动片组的外缘,不应感觉有任何松脱现象。转轴与动片之间接触不良的可变电容器,是不能再继续使用的。C将万用表置于R×10k挡,一只手将两个表笔分别接可变电容器的动片和定片的引出端,另一只手将转轴缓缓旋动几个来回,万用表指针都应在无穷大位置不动。在旋动转轴的过程中,如果指针有时指向零,说明动片和定片之间存在短路点;如果碰到某一角度,万用表读数不为无穷大而是出现一定阻值,说明可变电容器动片与定片之间存在漏电现象。

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