虽然人们普遍认为电容是解决噪声相关问题的灵丹妙药，但是电容的价值并不仅限于此。设计人员常常只想到添加几个电容就可以解决大多数噪声问题，但却很少去考虑电容和电 压额定值之外的参数。然而，与所有电子器件一样，电容并不是十全十美的，相反，电容 会带来寄生等效串联电阻(ESR)和电感(ESL)的问题，其电容值会随温度和电压而变化，而 且电容对机械效应也非常敏感。设计人员在选择旁路电容时，以及电容用于滤波器、积分器、时序电路和实际电容值非常 重要的其它应用时，都必须考虑这些因素。若选择不当，则可能导致电路不稳定、噪声和 功耗过大、产品生命周期缩短，以及产生不可预测的电路行为。

1 电容技术 电容具有各种尺寸、额定电压和其它特性，能够满足不同应用的具体要求。常用电介质材料包 括油、纸、玻璃、空气、云母、聚合物薄膜和金属氧化物。每种电介质均具有特定属性，决定其是 否适合特定的应用。在电压调节器中，以下三大类电容通常用作电压输入和输出旁路电容：多层陶瓷电容、固态钽 电解电容和铝电解电容。下表对这三类电容进行了比较

1.1 多层陶瓷电容 多层陶瓷电容(MLCC)不仅尺寸小，而且将低 ESR、低 ESL 和宽工作温度范围特性融于一体， 可以说是旁路电容的首选。不过，这类电容也并非完美无缺。根据电介质材料不同，电容值会随着 温度、直流偏置和交流信号电压动态变化。另外，电介质材料的压电特性可将振动或机械冲击转换 为交流噪声电压。大多数情况下，此类噪声往往以微伏计，但在极端情况下，机械力可以产生毫伏 级噪声。电压控制振荡器(VCO)、锁相环(PLL)、RF 功率放大器(PA)和其它模拟电路都对供电轨上的噪声 非常敏感。在 VCO 和 PLL 中，此类噪声表现为相位噪声；在 RF PA 中，表现为幅度调制；而在超 声、CT 扫描以及处理低电平模拟信号的其它应用中，则表现为显示伪像。尽管陶瓷电容存在上述缺 陷，但由于尺寸小且成本低，因此几乎在每种电子器件中都会用到。不过，当调节器用在对噪声敏 感的应用中时，设计人员必须仔细评估这些副作用。

1.2 固态钽电解电容 与陶瓷电容相比，固态钽电容对温度、偏置和振动效应的敏感度相对较低。新兴一种固态钽电 容采用导电聚合物电解质，而非常见的二氧化锰电解质，其浪涌电流能力有所提高，而且无需电流 限制电阻。此项技术的另一好处是 ESR 更低。固态钽电容的电容值可以相对于温度和偏置电压保持 稳定，因此选择标准仅包括容差、工作温度范围内的降压情况以及最大 ESR。导电聚合物钽电容具有低 ESR 特性，成本高于陶瓷电容而且体积也略大，但对于不能忍受压电 效应噪声的应用而言可能是唯一选择。不过，钽电容的漏电流要远远大于等值陶瓷电容，因此不适 合一些低电流应用。固态聚合物电解质技术的缺点是此类钽电容对无铅焊接过程中的高温更为敏感，因此制造商通 常会规定电容在焊接时不得超过三个焊接周期。组装过程中若忽视此项要求，则可能导致长期稳定性问题。

1.3 铝电解电容 传统的铝电解电容往往体积较大、ESR 和 ESL 较高、漏电流相对较高且使用寿命有限（以数千 小时计）。而 OS-CON 电容则采用有机半导体电解质和铝箔阴极，以实现较低的 ESR。这类电容虽 然与固态聚合物钽电容相关，但实际上要比钽电容早 10 年或更久。由于不存在液态电解质逐渐变干 的问题，OS-CON 型电容的使用寿命要比传统的铝电解电容长。大多数电容的工作温度上限为 105℃， 但现在 OS-CON 型电容可以在最高 125℃的温度范围内工作。虽然 OS-CON 型电容的性能要优于传统的铝电解电容，但是与陶瓷电容或固态聚合物钽电容相 比，往往体积更大且 ESR 更高。与固态聚合物钽电容一样，这类电容不受压电效应影响，因此适合 低噪声应用。

上图是三种用于电源旁路的常用电容，从顶部开始沿顺时针方向依次为（刻度为毫米）：1. 100 µF/6.3 V 聚合物固态铝电容 2. 1 µF/35 V 和 10 µF/25 V 固态钽电容 3. 1 µF/25 V、4.7 µF/16 V 和 10 µF/25 V 多层陶瓷电容 4. 10 µF/16 V 和 22 µF/25 V 铝电解电容

2 为 LDO 电路选择电容输出电容 ADI 公司的低压差调节器(LDO)可以与节省空间的小型陶瓷电容配合使用，但前提是这些电容 具有低等效串联电阻(ESR)；输出电容的 ESR 会影响 LDO 控制环路的稳定性。为确保稳定性，建议 采用至少 1µF 且 ESR 最大为 1Ω的电容。输出电容还会影响调节器对负载电流变化的响应。控制环路的大信号带宽有限，因此输出电容 必须提供快速瞬变所需的大多数负载电流。当负载电流以 500 mΩA/μs 的速率从 1 mA 变为 200 mA 时，1µF 电容无法提供足够的电流，因而产生大约 80 mV 的负载瞬态，如图 1 所示。当电容增加到 10µF 时，负载瞬态会降至约 70 mV，如图 2 所示。当输出电容再次增加并达到 20µF 时，调节器控 制环路可进行跟踪，主动降低负载瞬态，如图 3 所示。这些示例都采用线性调节器 ADP151，其输 入和输出电压分别为 5 V 和 3.3 V

3 输入旁路电容 在 VIN和 GND 之间连接一个 1µF 电容可以降低电路对 PCB 布局的敏感性，特别是在长输入走 线或高信号源阻抗的情况下。如果输出端上要求使用 1µF 以上的电容，则应增加输入电容，使之与 输出电容匹配。3.1 输入和输出电容特性 输入和输出电容必须满足预期工作温度和工作电压下的最小电容要求。陶瓷电容可采用各种各 样的电介质制造，温度和电压不同，其特性也不相同。对于 5 V 应用，建议采用电压额定值为 6.3 V 至 10 V 的 X5R 或 X7R 电介质。Y5V 和 Z5U 电介质的温度和直流偏置特性不佳，因此不适合与 LDO 一起使用。图 4 所示为采用 0402 封装的 1µF、10V X5R 电容与偏置电压之间的关系。电容的封装尺寸和电 压额定值对其电压稳定性影响极大。一般而言，封装尺寸越大或电压额定值越高，电压稳定性也就 越好。X5R 电介质的温度变化率在-40℃至+85℃温度范围内为±15%，与封装或电压额定值没有函数关系。

图 4:电容与电压的特性关系 要确定温度、元件容差和电压范围内的最差情况下电容，可用温度变化率和容差来调整标称电 容， 如公式 1 所示：CEFF = CBIAS × (1 – TVAR) × (1 –TOL) (1) 其中，CBIAS 是工作电压下的标称电容；TVAR 是温度范围内最差情况下的电容变化率（百分率）；TOL 是最差情况下的元件容差（百分率）。本例中，X5R 电介质在–40℃至+85℃范围内的 TVAR 为 15%；TOL 为 10%；CBIAS 在 1.8 V 时为 0.94µF，如图 4 所示。将这些值代入公式 1，即可得出：CEFF = 0.94µF × (1 – 0.15) × (1 – 0.1) = 0.719µF 在工作电压和温度范围内，ADP151 的最小输出旁路电容额定值为 0.70µF，因而此电容符合该项要求。 

4 总结 为保证 LDO 的性能，必须正确认识并严格评估旁路电容的直流偏置、温度变化率和容差。在要 求低噪声、低漂移或高信号完整性的应用中，也必须考虑电容技术。所有电容都存在一些不够理想 的行为效应，因此所选的电容技术必须与应用需求相适应。

广东富隆电子科技有限公司是一家通过ISO9001 ISO14001 ISO45001认证，专业从事铝电解电容研发、制造、销售于一体的民营高新技术企业。 公司建筑面积17000平方米，拥有自动化生产线50余条；总投资5000万元 （RMB）,员工100余人，其中工程技术、质量管理、生产管理人员20余人，年产电容器（4*5.4~16*21.5）约4亿只；产品主要销往国内、外市场,力将公司产品推广至全球。

江西富隆电子科技有限公司系广东富隆电子科技有限公司在江西湖口县开设总投资额五亿元人民币的全资子公司，拥有全自动化生产线50条，年产电容器（4*5.4~16*21.5）约12亿只。

富隆集团具有国际专业的铝电解电容核心技术研发团队和拥有遍及全球的销售网络。丰富的铝电解电容设计研发、生产管理经验，研发团队依据铝电解电容的技术设计理论,遵循国际国内法律法规要求(RoHs)及更遵循国际品质最高规范.

富隆集团拥有优质稳定的原材料供应合作伙伴，关键原料（如铝箔、电解纸等）均选用日本、韩国著名公司（KJCC KDKNKK等）,保证了产品在质量、环保、安全、节能方面可靠和稳定优势。

富隆集团拥有一批高素质的专业技术和管理人员，可根据客户的要求生产片式铝电解各系列产品，产品包括高频低阻抗、低漏电、宽温度、极低阻抗、无极性、超长寿命、中高压长寿命、高可靠性等新型贴片特殊要求的产品；同时，公司的产品可以承受260℃的焊接温度，满足整机厂SMT所需的无铅回流焊接技术，产品各项技术指标均达到或超过国际同类产品水平。

富隆集团在强化管理、扩大运营规模的同时，还致力于提高企业竞争力和顾客满意度，持续稳定地增长提高顾客及社会的信赖度，不断满足对市场需求的同时，进一步优化环保管理和扩大社会贡献，与电子产业共同发展。

广东富隆电子科技有限公司

Guangdong Follon Electronic Technology Co., Ltd.

江西富隆电子科技有限公司

Jiangxi Follon Electronic Technology Co., Ltd.

地址:江西省九江市湖口县海山科技园南区3号楼

www.follon.com

高品质贴片电解电容专业制造商