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1、浅谈阻容元器件的选择李长娜冷述伟仲 国 船舶重工集团 第七研究院第7 0 7 研究所)摘要:电 路原理 设计完 成 后， 产品 性能的 稳定可靠与否， 往拄与 选用的 元器 件参 数、 等级、 质量等密 切 相关， 设计者 应针对产品 应用环 境以 及电 性能的 要求， 准 确提出 对元件参数的具 体要求，包 括标称值、 精度及误差 要求、 稳定性要求、 温度范围 要求、 安装尺寸以 及与电 路 性能密 切相关的其它 要求.通常高 性能的元器 件，比 如有可靠性要求或精度、稳定性要求的 元器 件， 其外形尺寸比 一 般要求的产品 要大 得多。 这就要求 设计人员在P C B设计之前， 针对 开
2、发的 产品 使用环 境条件的 要求， 合理选择相 应等级的 元件. 元器 件生产商 会在自己 的 产品 目 录中 详细列出 产品的型号及对应的参数，编制采购文件时， 应在型号栏标明详细的型号。 严格讲， 这些参数应在电 路原理设计时随时在电 路中 限定。 现就常用组容元件 ( 包 括电容器、 电阻器、电 感器等) 型号 及参数的具 体含义进行分析， 供设计人员参考选择.一、电容器常用的电 容分为多层陶瓷电容器、固体电 解质担电 容器以 及铝电 解电 容器三大类，分别说明如下。1 . 1多层陶瓷电 容器多层陶瓷电容器是由 陶瓷电介质和金属交替构成， 按弓 线方式的不同，分为多层片状陶 瓷电容器、
3、径向引线陶瓷电 容器以 及电 容网络 ( 排容)多层陶瓷电容器三种。 通俗地讲，多 层片状陶瓷电 容 器就是 表贴电 容， 主要 特点 是 体积小， 容量大， 常用的0 8 0 5 , 1 2 1 0 封装电 容均属这一种;径向引 线陶瓷电容器就是针式引 脚电 容;电容网络也叫排容， 就是一个封装里 有几个 通常是4 个)电 容，目 的是 节省P C B空间 提高装配密度。1 . 1 . 1 多层片状陶瓷电容器型号说明多层片状陶瓷电 容器型号中一般包含类型、 封装尺寸、 介质种类、容量、 误差、耐压、 端头材料及包装形式等，以 华达电 子有限公司产品为例， 对产品型号的 构成说明如下:C C4
4、 1 0 8 0 5abC G 1 0 2 K 5 0 0 N Tc d e f g h( 1 ) 元件分 类: 标识 有C C 4 1 与C T 4 1 两类C C 4 1 : I 类片状电 容器; C T 4 1 : 1 1 类片状电 容器。 ( 2 ) 封装尺寸: 按E I A代号标 识， 从0 6 0 3 到3 0 3 5 共7 种数值表示氏 x 宽， 换算到公制尺寸见表t o表 1 封装尺寸 ( 氏 x 宽)的公英制对照标识英制 ( in c h e s )公制标识0 4 0 20 . 0 4 . 0 . 0 21 0 0 50 6 0 30 . 0 6 . 0 . 0 31 6 0
5、 80 8 0 50 . 0 8 0 . 0 52 0 1 21 2 0 60 . 1 2 x 0 . 0 63 2 1 61 2 1 00 . 1 2 x 0 . 1 03 2 2 51 8 1 20 . 1 8 x 0 . 1 24 5 3 22 2 2 50 . 2 2 x 0 . 2 55 7 6 4( 3 ) 介质种类: 标识有C G . B . F . E共4 种C G : C O G ( N P O ) 介质，I 类电 介质。电 气性能最稳定，基本上不随温度、电压、时间的改变而改变，适用于对稳定性要求高的高频电路;B : X 7 R ( 2 X 1 ) 介质，1 1 类电介质。电
6、气性能较稳定，在温度、电压、时间改变时，性能的 变化并不显著，适用于隔直、 祸合、旁路与对容量稳定性要求不太高的鉴频电路。X 7 R是一种强电介质，因 而能造出比N P O介质更大的电容器:F : Y 5 V ( 2 F 4 ) 介质， I I 类电 介质。E : Z 5 U介质， 1 1 类电 介质。 这两种电介质都具有较高的介电常数， 常用于比 容较大、 标 称容 量较高的 大容量电 容器， 但 其容量稳定性比X 7 R 差， 容量、 损耗等对温度、 电 压等测试条件较敏感。( 4 ) 标称容量: 单 位p F容量的表示方法一般采用三位数字， 第一、 第二位是有效数字， 第三位表示0的个数
7、， 小 数点 用R 表 示。 如 : 1 0 0 = 1 0 p F ; 1 0 7 = 1 0 0 u F ; 3 R 3 = 3 .3 p F 等 等。( 5 ) 容量误差: 共1 1 档，见表2 0表2 容量误差范围标识B ( p F )C ( p F )D ( p F )FGJKMSZp误差士 0 . 1 0士 0 . 2 5土 0 . 5t 1.0%12.01 5.0%1 1 0 %土 2 0+ 50%-20%+ 8 0 %- 2 0 %+1 0 0%0其中B . C . D三档只适用于1 0 p F 以 下的 标称容量。由 于陶瓷电 容器的容量误差范围很大，因此在选择时一定要针对电
8、 路要求， 给出允许的误差范围。建议滤波电路使用的 选择K或M档。( 6 ) 额定电压:单位V额定电 压是电 容器允许施加的最高电压， 一般从1 6 V到2 0 0 0 V共9 档， 表示方法也是第一、第二位是有效数字，第三位表示0 的个数。( 7 ) 端头材料: S 为纯银端头， N为 三层电镀三层电镀 ( 银、 镍、锡) 端头具有耐焊性能优越， 端头物理强度高， 可焊性好的特点，适合自动贴片焊接和手工焊接。( 8 ) 包装方 式: 无标 记为散包装， T 为 编带 包装， B 为 袋式包装。 需要进行回流 焊的元件，应选择 T需要说明的是， 虽然这一型号说明是以 特定的产品为例， 但也具有
9、一定的普遍意义，除 了型号 分类标识不同 厂家有自己的定义，一般标称容量、额定电 压、 容量误差等级以及端头材料和包装方式等各个厂家的标志基本一致。但在尺寸标识上，国内有些厂家会采用公制尺寸表示，选择时应注意区分。1 . 1 . 2电容网络日 前我们常用的电 容网络， 一般是4 个片容封装在一起的， 可以 节省P C B空间， 提高装配密度，减少安装次数。仍以华达电子有限公司产品为例，说明电容网络型号构成:C A 0 3 C G 1 0 2 K 5 0 0 N T 2一! -h 一 一， 一 一d 一 一卜 一( 1 ) 元件分类: C A系列即为电 容网 络。( 2 ) 封装尺 寸: 有0
10、3 和0 2 两种， 0 3 表示0 6 0 3 x 4 规 格， 0 2 表示0 4 0 2 x 4 规格。( 3 ) 一 h 同1 . 1 . 1 ,( 4 ) ， 表示厚 度: 1 = 0 .8 m m , 2 = 1 .O m m , 3 = 1 .2 m m e1 . 1 . 3径向 引线陶瓷电 容器径向 引 线陶瓷电 容器 与多 层片 状陶 瓷电 容 器型 号仅在a , g 项 有所区 别， 在元件类型a 上， 径向 引 线陶瓷电 容器 用C C 4 和C T 4 区 分I . I I 类， 而在g 项， 多 层片 状陶瓷电 容器只有两种 端头， 而径向引线陶瓷电容器引脚形状有多种
11、不同 形状， 且每一厂家还各不相同，选用时查阅相关器件手册。1 . 2担电 容器固体电 解质担电 容器是用二氧化锰作电 介质的极性电 容器， 有片式和径向引线两种。片 式担电 容器采用模压塑封，密封性好，具有体积小、重量轻、电 性能稳定可靠、寿命长等优点。以华达电子有限公司产品为例，片式担电容器型号组成如下:C A 4 5 D 4 7 6 M C T一f -。 一。 一 一 一( 1 ) 元件分 类: C A 4 5 系 列为片式固体电 解质担电 容 器:( 2 ) 外形尺寸:用A 一五种符号表示， 见表3 0表3 片式f -) 电容外形尺寸标识长 ( mm)宽 ( m m)高 ( m m)A
12、3 .2I 石1 . 6B3 .52 名1 . 9C6 刀3 22 . 6D7 . 34 32 . 8F7 . 34 34 . 1( 3 ) 标称容量: 单位p F 。表示方法同1 . 1 . 1 0( 4 ) 客量误差: 表示方法同1 . 1 . 1 ， 但只 有K、 M两档。( 5 ) 额定电 压:用字母表示。见表4 0表 4片式t o . 电容额定电炜标 识GiACDEV日1 匕 托 ( V)46 . 31 0I G2 02 53 55 0包装方式: T为编带包装，B为袋式包装径向引线固体电解质担电容器系列分类为C A 4 2 , 型号组成参考片式担电容器型号， 但外形尺寸 ( 宽x 高
13、)与片式担电容器完全不同， 选用时详细查阅器件手册。工 . 3铝电 解电 容器铝电解电容是以 经过蚀刻的高纯度铝箔作为阳极，以 浸有电解液的薄纸或布做阴极构成的极性电 容器， 具有容量大、耐压高的 特点， 但其寿命随温度的升高下降很快。数字电路中 使用的铝质电解电 容一般用于电 源平滑滤波，除容量、耐压、 容量误差、工作温度、封装尺 寸等熟知的参数外， 还有儿个有关电 容器品 质的重要参数，包括损耗角正切、 漏电流、等效串联电阻 E S R 、允许的纹波电流、使用寿命等。这些参数不标在成品封装外皮上，只在产品规格书中体现的，但这些参数有可能是关系电 路性能的关键。( 1 ) 损 耗 因 子(
14、D i s s i p a t io n F a c t o r ) 损 耗 角 正 切 值( t a n 占 )损耗当然愈低愈 好。 所有电容器都有损耗， 但铝电 解电容损耗相当高， 且与温度、 容量、 电 压、 频率等都有关系。当容量相同时，耐压愈高的D F 值就愈 低; 而温度升高D F 值愈高，频率愈高D F 值也会愈高。( 2 ) 漏电 流 ( L e a k a g e C u r r e n t )铝电 解电 容在工作时会产生漏电 流，当 然也要愈低愈好。电 容器容量愈高， 漏电 流就愈大;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。( 3 ) 等 效串
15、联电 阻( E q u i v a le n t S e r i e s R e s i s t a n c e )电 容器因 其构 造而产生各种阻 抗、 感 抗，比 较重要的 就是 等效串 联电阻E S R , E S R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E S R愈低。 有 人用并联电阻阻抗小的理论， 将多颗小电 容并接成一颗大电 容以 降低阻抗。 但若考虑电容管 脚焊点的阻抗， 以 小 并大不见得有益。 当容量固定时， 耐压越高E S R 越低; 频率越高E S R低;当然，高温会造成E S R的提升。( 4 ) 纹波电 流I r a c
16、 ( R i p p l e C u r r e n t )前面提到的D F . 漏电 流、 E S R等， 其值都是愈低愈好， 但纹波电 流却是愈高愈好。 要大 电 流输出时， 电 源平滑滤波电 容器的 纹波电 流就显得格外突出。 纹波电 流与频率刚好成正比。( 5 ) 使用寿命电容器的寿命依 赖于环境温度， 在额定温度范围内， 每降低1 o 度使用寿命会增加 I 倍，而超出额定温度使用， 会大大缩短电容器的使用寿命。重要的参数清楚了， 是不是选D F . 漏电流、 E S R愈低， 纹波电流愈高的 铝电 解电容愈好 昵?问题似乎不是那么简单，性能提高的 代价是体型的肥大和价格的提高。因此，铝电解电 容的选择必须慎重， 既要兼顾性能要求， 又要考虑封装尺寸，
