电容,亦称作 “电容量”,是指在给定电位差下的电荷储藏量,记为 C,国际单位是法拉 (F)。一般而言,电荷在电场中会受力而移动,当导体之间存在介质时,会阻碍电荷移动,使得电荷累积在导体上,这种电荷的累积储存量就被称为电容。那么,在实际使用电容的过程中存在哪些误区呢?又该如何进行科学选择呢?
- 电容容量越大越好?:很多人在替换电容时,倾向于使用大容量的电容。诚然,电容越大,为 IC 提供的电流补偿能力越强。然而,电容容量增大不仅会使体积变大、增加成本,还会影响空气流动和散热。更关键的是,电容上存在寄生电感,电容放电回路会在某个频点发生谐振。在谐振点,电容阻抗,放电回路阻抗也,补充能量效果。但当频率超过谐振点,放电回路阻抗增加,电容提供电流的能力下降。而且,电容容值越大,谐振频率越低,能有效补偿电流的频率范围越小。从保证电容提供高频电流能力的角度看,“电容越大越好” 的观点是错误的,一般电路设计都有参考值。
- 同样容量的电容,并联越多的小电容越好?:耐压值、耐温值、容值、ESR(等效电阻)等是电容的重要参数,ESR 自然越低越好。ESR 与电容的容量、频率、电压、温度等有关,电压固定时,容量越大,ESR 越低。在板卡设计中采用多个小电容并联,多是受 PCB 空间限制。有人认为,并联小电容越多,ESR 越低,效果越好。理论上如此,但要考虑电容接脚焊点的阻抗,采用多个小电容并联,效果不一定突出。
- ESR 越低,效果越好?:结合供电电路来看,对于输入电容,其容量应大一些,对 ESR 的要求可适当降低,因为输入电容主要是耐压,其次是吸收 MOSFET 的开关脉冲。对于输出电容,耐压和容量要求可适当降低,ESR 要求则高一些,以保证足够的电流通过量。但需注意,ESR 并非越低越好,低 ESR 电容会引起开关电路振荡,消振电路复杂还会增加成本。板卡设计中一般有参考值,作为元件选用参数,避免因消振电路增加成本。
- 好电容代表着高品质?:“唯电容论” 曾一度盛行,一些厂商和媒体将其作为卖点。但在板卡设计中,电路设计水平才是关键。就像有的厂商用两相供电能做出比四相供电更稳定的产品一样,一味采用高价电容,不一定能做出好产品。衡量一个产品,要全方位、多角度考虑,不可夸大电容的作用。
在低频电路中,电容的使用范围较宽,可使用高频特性较差的电容。但在高频电路中,电容的选择则有很大限制,一旦选择不当,会影响电路的整体工作状态。一般的电源中会使用电解电容和瓷片电容,而在高频电路中,需要使用云母等价格较贵的电容,不能使用绦纶电容和电解电容,因为它们在高频情况下会形成电感,影响电路的工作精度。