如何选择正确选择电容器

虽然无源器件(如电容器)不像微型处理器和数字信号处理器那么富有魅力，但对汽车应用仍然要具备可靠性。为现在的汽

车电子选择最具可靠性的电容器，需要设计工程师对一系列不同的元器件参数及其性能特征作出检测。下一步则要考虑汽车电子设备所使用的环境及其所服务的具体应用。现在，我们来看看四大电介质类电容——钽电容、铝电解电容、多膜电容和陶器电容的特点；解释一下电容温度系数与电压系数的概念；看看这些因素及其它一些因素是如何影响到特定应用的电容选择。

每种不同的电容电介质都有它特定的电容及电压范围(见下文)。但是，由于应用要求电容值大约在0.1到10F之间，电压小于50V，因此会出现几种重叠的选择。

为了找出这些不同类型电容器的性能特征，需要掌握一些有关电容器的基本知识。我们只需用一个公式就能把每种电容器的容值测定出来：

每种电容电介质都有固定的介电常数(K)，因此，对于给定的电容电介质类型，电容的大小与电容器活性极板的表面积(A)成正比，与电介质的厚度(t)成反比。电介质的厚度也决定了电容器的电压承受能力(额定电压)。

下面给出了这四种基本类型电容器的典型介电常数及电介质 强度值(耐压)。如我们看到的一样，当一个低介电常数与一个低介质击穿强度耦合在一起时(像与多膜电容相连一样)，会出现一个低的容

积效率。但是，物体尺寸只是电容器的特征之一。例如，薄膜电容器的尺寸非常大，但却具备十分高效和稳定的电子特征，从而弥补了它尺寸大的缺点。

下图所示为电容器的工作过程。等效串联电阻(ESR)是阻抗的实部，代表着电容的损耗。ESR值会随着温度、频率和电介质类型的变化而变化。绝缘电阻决定了电容两端施加给定电压时直流漏电流的大小。漏电流随温度及作用在电容两端的电压大小的变化而变化，并且薄膜和陶瓷型(静电)电容的漏电流要比钽和铅电解电容的漏电流要小得多。 在汽车应用中采用了各种类型的电容器，但现在更趋向于采用容量更大和复杂性更高的元器件。尽管汽车工业采用了许多含铅元器件，但老式的电路板正飞速地被表面贴装元件(SMD)技术所取代。 在最最常见的分类中，把电容器分为两类基本架构：静电电容(薄膜电容和陶瓷电容)和电解电容(钽电容和铝电容)。静电电容一般呈现出很低的ESR值和阻抗(Z)，并且是无极性元件，这意味着它们可以被大量送入装配线以高速插入印制电路板。一般来说，电解电容能提供更高的容值，但是它属于有极性元件，因此必须按正确的极性安装在印制板上。下表总结了几条比较这些类型电容的基本标准。 然而，每个电容，每种类型都有它独特的特征；即使在一种特别类型的电容器中，它是否适合于给定的应用取决于它具体的电介质。例如，钽电容没有磨损失效机理，并且特别适合用在需要寿命长和稳定性的应用上。温度每降低10C，铝电容的预期寿命会延长一倍，但让它们远离洗涤剂是很重要的。

陶器电容不需要屏蔽浪涌电流，但是对具有高额定电压的元件需要高压屏蔽。薄膜及金属膜电容器特别适用于高电流应用上，而且金属型电容器有自我修复的特点，可以提高应用的可靠性。

由于篇幅有限，本文很难对各种电介质间电气性能的具体差异做详细的描述。但是，下表举了几个例子来帮助我们了解有关不同类型电容的信息，这对我们充分评估一个给定电容的应用来说是有必要的。 下面比较了具有相近容值的钽电容和陶器电容的等效串联电阻(ESR)及阻抗(Z)。