一、 按照結(jié)構(gòu):固定電容器、可變電容器和微調(diào)電容器。
二、 按用途:高頻旁路、低頻旁路、去耦、濾波、調(diào)諧、高頻耦合、低頻耦合、小型電容器。
三、 按介質(zhì)材料:氣體介質(zhì)電容器、、無機(jī)介質(zhì)電容器、有機(jī)介質(zhì)電容器、液體介質(zhì)電容器、復(fù)合介質(zhì)電容器、電解電容器等、超級電容器。
四、 按封裝:貼片電容器和插裝電容器。
五、 按極性:極性電容器和非極性電容器。
一、 按照結(jié)構(gòu)分類:
固定電容:就是電容量固定的電容器。電容器實際電容量與標(biāo)稱電容量的偏差稱誤差,在允許的偏差范圍稱精度。就是我們常用的各種電容器。
可變電容:它由一組定片和一組動片組成,它的容量隨著動片的轉(zhuǎn)動可以連續(xù)改變。把兩組可變電容裝在一起同軸轉(zhuǎn)動,叫做雙連??勺冸娙莸慕橘|(zhì)有空氣和聚苯乙烯兩種??諝饨橘|(zhì)可變電容體積大,損耗小,多用在電子管收音機(jī)中。聚苯乙烯介質(zhì)可變電容做成密封式的,體積小,多用在晶體管收音機(jī)中。
微調(diào)電容,又叫微變電容。在實際的電路應(yīng)用中又根據(jù)其封裝方式的不同分為貼片可調(diào)電容(SMD),插件可調(diào)電容(DIP);根據(jù)制造材料的不同又可分為陶瓷可調(diào)電容,PVC可調(diào)電容,空氣可調(diào)電容等。
其實可變電容和微調(diào)電容實際項目中很少用到。
二、 按照功能分類:
1)旁路
旁路電容是為本地器件提供能量的儲能器件,它能使穩(wěn)壓器的輸出均勻化,降低負(fù)載需求。就像小型可充電電池一樣,旁路電容能夠被充電,并向器件進(jìn)行放電。為盡量減少阻抗,旁路電容要盡量靠近負(fù)載器件的供電電源管腳和地管腳。這能夠很好地防止輸入值過大而導(dǎo)致的地電位抬高和噪聲。地電位是地連接處在通過大電流毛刺時的電壓降。
2)去耦
去耦,又稱解耦。從電路來說, 總是可以區(qū)分為驅(qū)動的源和被驅(qū)動的負(fù)載。如果負(fù)載電容比較大, 驅(qū)動電路要把電容充電、放電, 才能完成信號的跳變,在上升沿比較陡峭的時候, 電流比較大, 這樣驅(qū)動的電流就會吸收很大的電源電流,由于電路中的電感,電阻(特別是芯片管腳上的電感)會產(chǎn)生反彈,這種電流相對于正常情況來說實際上就是一種噪聲,會影響前級的正常工作,這就是所謂的“耦合”。
去耦電容就是起到一個“電池”的作用,滿足驅(qū)動電路電流的變化,避免相互間的耦合干擾,在電路中進(jìn)一步減小電源與參考地之間的高頻干擾阻抗。(注:電容和電池的區(qū)別,電容是物理現(xiàn)象,電池是化學(xué)反應(yīng))
將旁路電容和去耦電容結(jié)合起來將更容易理解。旁路電容實際也是去耦合的,只是旁路電容一般是指高頻旁路,也就是給高頻的開關(guān)噪聲提供一條低阻抗泄放途徑。高頻旁路電容一般比較小,根據(jù)諧振頻率一般取0.1μF、0.01μF 等;而去耦合電容的容量一般較大,可能是10μF 或者更大,依據(jù)電路中分布參數(shù)、以及驅(qū)動電流的變化大小來確定。旁路是把輸入信號中的干擾作為濾除對象,而去耦是把輸出信號的干擾作為濾除對象,防止干擾信號返回電源。這應(yīng)該是他們的本質(zhì)區(qū)別。
3)濾波
從理論上(即假設(shè)電容為純電容)說,電容越大,阻抗越小,通過的頻率也越高。但實際上超過1μF 的電容大多為電解電容,有很大的電感成份,所以頻率高后反而阻抗會增大。有時會看到有一個電容量較大電解電容并聯(lián)了一個小電容,這時大電容濾低頻,小電容濾高頻。電容的作用就是通交流隔直流,通高頻阻低頻。電容越大高頻越容易通過。具體用在濾波中,大電容(1000μF)濾低頻,小電容(20pF)濾高頻。曾有網(wǎng)友形象地將濾波電容比作“水塘”。由于電容的兩端電壓不會突變,由此可知,信號頻率越高則衰減越大,可很形象的說電容像個水塘,不會因幾滴水的加入或蒸發(fā)而引起水量的變化。它把電壓的變動轉(zhuǎn)化為電流的變化,頻率越高,峰值電流就越大,從而緩沖了電壓。濾波就是充電,放電的過程。
濾波其實是把電容作為已經(jīng)相對精密的器件在使用了。因為我們在去耦、耦合、儲能、旁路等應(yīng)用的時候,往往關(guān)注直流交流,或者關(guān)心到頻段即可。但是當(dāng)電容與電感、電阻形成LC、RC濾波電路的時候,我們非常關(guān)心容值等參數(shù)對濾波結(jié)果的影響。所以電容作為濾波電容使用的時候,往往我們非常關(guān)注他的穩(wěn)定性,溫度特性,精度,一致性等特性。
4)儲能
儲能型電容器通過整流器收集電荷,并將存儲的能量通過變換器引線傳送至電源的輸出端。電壓額定值為40~450VDC、電容值在220~150 000μF 之間的鋁電解電容器是較為常用的。根據(jù)不同的電源要求,器件有時會采用串聯(lián)、并聯(lián)或其組合的形式, 對于功率級超過10KW 的電源,通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。一般超級電容也是用于儲能的。
5)耦合交流,隔直流
電容作為耦合的時候作用是阻止直流通過而讓交流通過。其實隔直流跟交流耦合功能是同時的。作為兩個電路之間的連接,允許交流信號通過并傳輸?shù)较乱患夒娐?。電容接在交流電路中,一個腳接的電路的電壓逐漸升高,逐漸在所在的極板集聚電荷,待該腳所接的電路的電壓下降時,再將電位高時積聚的電荷返回電路。另端也是如此。電容是絕緣的,整個電容并沒有電流通過,但是它隨著電位升高、降低而集聚和釋放電荷的現(xiàn)象,使人誤以為是有電流通過。因此,它能把直流隔離,而交流信號呢,以兩端升高和降低電位的形式,耦合過來,傳給以下的電路元件。作為耦合電容,它的作用是允許交流信號正常通過,而隔斷上一級放大電路的直流電流,使之對下一級放大電路工作點不會產(chǎn)生影響。電容為什么能夠使交流電流過而直流電不能流過呢?電容兩個極板并沒有直流通路,所以直流電不能流過;電容的兩個極板能夠存儲電荷,交流電的正半周給電容充電,負(fù)半周時先給電容放電,如此不斷的充電和放電,相當(dāng)于電流流過電容。
6)調(diào)諧
LC諧振,在含有電容和電感的電路中,如果電容和電感串聯(lián),可能出現(xiàn)在某個很小的時間段內(nèi):電容的電壓逐漸升高,而電流卻逐漸減少;與此同時電感的電流卻逐漸增加,電感的電壓卻逐漸降低。而在另一個很小的時間段內(nèi):電容的電壓逐漸降低,而電流卻逐漸增加;與此同時電感的電流卻逐漸減少,電感的電壓卻逐漸升高。電壓的增加可以達(dá)到一個正的最大值,電壓的降低也可達(dá)到一個負(fù)的最大值,同樣電流的方向在這個過程中也會發(fā)生正負(fù)方向的變化,此時我們稱為電路發(fā)生電的振蕩。
調(diào)諧就是:調(diào)節(jié)一個振蕩電路的頻率使它與另一個正在發(fā)生振蕩的振蕩電路(或電磁波)發(fā)生諧振。其實我們調(diào)廣播、小時候調(diào)電視頻道,都是把電容電感諧振電路去調(diào)整他的諧振點,讓你期望的頻率信號放大,而其他頻段的信號沒有被放大。這樣你收到信號信噪比會很好。
三、按介質(zhì)材料:
氣體介質(zhì)電容器、、無機(jī)介質(zhì)電容器、有機(jī)介質(zhì)電容器、液體介質(zhì)電容器、復(fù)合介質(zhì)電容器、電解電容器等
我們可以看到一個電極板上儲存的電荷Q是結(jié)果,由內(nèi)因和外因決定。內(nèi)因就是C,電容器本身容納電量的能力;外因就是外部的電壓,外部對電荷施加的壓力。同時我們可以看到,相同電壓的的情況下,一個電容器能夠容納的電量是一定的,電容的容值表示了這個能力,他是由導(dǎo)體面積S、導(dǎo)體間距d影響著電荷的相互作用力,決定的。同時人們,也發(fā)現(xiàn)在兩片導(dǎo)體中間,放上不同的物質(zhì),也會影響電容值。
中間放什么介質(zhì)影響電容的特性。所以按照選擇不同的介質(zhì),電容有很多類別。內(nèi)容比較多,此文不展開。
四、按照封裝:
直插、表貼兩個大類。
不管是,直插還是表貼電容。我們在設(shè)計PCB、原理圖封裝的時候,注意極性。
1、區(qū)分有極性和無極性的PCB封裝和原理圖表述。
2、有極性的電容,PCB封裝和原理圖符號管腳一定要保持一致,不能搞反了。
五、按照極性
分為:有極性、沒極性
1、材料和工藝的差異
極性電容:介質(zhì)就是電容器兩極板之間的物質(zhì)。有極性電容大多采用電解質(zhì)做介質(zhì)材料,通常同體積的電容有極性電容容量大。另外,不同的電解質(zhì)材料和工藝制造出的有極性電容同體積的容量也會不同。再有就是耐壓和使用介質(zhì)材料也有密切關(guān)系。
無極性電容:無極性電容介質(zhì)材料也很多,大多采用金屬氧化膜、滌綸等。由于介質(zhì)的可逆或不可逆性能決定了有極、無極性電容的使用環(huán)境。
有的材料的電容,既有有極性的,也有無極性的,比如鉭電容。無極性的鉭電容非常少見,有極性的非常多見。
2、性能和用途的差異
極性電容:性能就是使用的要求,需求最大化就是使用的要求。如果在電視機(jī)里電源部分用金屬氧化膜電容器做濾波的話,而且要達(dá)到濾波要求的電容器容量和耐壓。機(jī)殼內(nèi)恐怕也就只能裝個電源了。所以作為濾波只能使用有極性電容,有極性電容是不可逆的。就是說正極必須接高電位端,負(fù)極必須接低電位端。一般電解電容在1微法拉以上,做偶合、退偶合、電源濾波等。
無極性電容:無極性電容大多在1微法拉以下,參與諧振、偶合、選頻、限流、等。當(dāng)然也有大容量高耐壓的,多用在電力的無功補(bǔ)償、電機(jī)的移相、變頻電源移相等用途上。