从电容十说中了解电容
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流的电源去耦、滤波及低频信号耦合电路的低功耗表现比较突出。
另一类多层陶瓷电容是 C0G 类，它的容量多在 1000pF 以下， 该类电容
器主要性能指标是损耗角正切值 tgδ(DF)。传统的贵金属电极（NME）的 C0G
产品 DF 值范围是 (2.0 ～ 8.0) × 10-4，而技术创新型贱金属电极（BME）的
C0G 产品 DF 值范围为 (1.0 ～ 2.5) × 10-4， 约是前者的 31 ～ 50%。 该
类产品在载有 T/R 模块电路的 GSM、CDMA、无绳电话、蓝牙、GPS 系统中
低功耗特性较为显著。较多用于各种高频电路，如振荡/同步器、定时器电路等。
话说电容之五：钽电容替代电解电容的误区
通常的看法是钽电容性能比铝电容好，因为钽电容的介质为阳极氧化后生成
的五氧化二钽，它的介电能力（通常用ε 表示）比铝电容的三氧化二铝介质要高。
因此在同样容量的情况下，钽电容的体积能比铝电容做得更小。（电解电容的电
容量取决于介质的介电能力和体积，在容量一定的情况下，介电能力越高，体积
就可以做得越小，反之，体积就需要做得越大）再加上钽的性质比较稳定，所以
通常认为钽电容性能比铝电容好。
但这种凭阳极判断电容性能的方法已经过时了，目前决定电解电容性能的关
键并不在于阳极，而在于电解质，也就是阴极。因为不同的阴极和不同的阳极可
以组合成不同种类的电解电容，其性能也大不相同。采用同一种阳极的电容由于
电解质的不同，性能可以差距很大，总之阳极对于电容性能的影响远远小于阴极。
还有一种看法是认为钽电容比铝电容性能好，主要是由于钽加上二氧化锰阴
极助威后才有明显好于铝电解液电容的表现。如果把铝电解液电容的阴极更换为
二氧化锰， 那么它的性能其实也能提升不少。
可以肯定，ESR 是衡量一个电容特性的主要参数之一。 但是，选择电容，
应避免 ESR 越低越好，品质越高越好等误区。衡量一个产品，一定要全方位、
多角度的去考虑，切不可把电容的作用有意无意的夸大。
---以上引用了部分网友的经验总结。
普通电解电容的结构是阳极和阴极和电解质，阳极是钝化铝，阴极是纯铝，
所以关键是在阳极和电解质。阳极的好坏关系着耐压电介系数等问题。
一般来说，钽电解电容的ESR 要比同等容量同等耐压的铝电解电容小很多，
高频性能更好。如果那个电容是用在滤波器电路（比如中心为50Hz 的带通滤波
器）的话，要注意容量变化后对滤波器性能（通带...）的影响。
话说电容之六：旁路电容的应用问题
嵌入式设计中，要求 MCU 从耗电量很大的处理密集型工作模式进入耗电量
很少的空闲/休眠模式。这些转换很容易引起线路损耗的急剧增加，增加的速率
很高，达到 20A/ms 甚至更快。通常采用旁路电容来解决稳压器无法适应系统中高速器件引起的负载变化，以确保电源输出的稳定性及良好的瞬态响应。旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。就像小型可充电电池一样，旁路电容能够被充电，并向器件进行放电。为尽量减少阻抗，旁路电容要尽
量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。这能够很好地防止输入值过大而导致
的地电位抬高和噪声。地弹是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。
应该明白，大容量和小容量的旁路电容都可能是必需的，有的甚至是多个陶
瓷电容和钽电容。这样的组合能够解决上述负载电流或许为阶梯变化所带来的问
题，而且还能提供足够的去耦以抑制电压和电流毛刺。在负载变化非常剧烈的情
况下，则需要三个或更多不同容量的电容，以保证在稳压器稳压前提供足够的电
流。快速的瞬态过程由高频小容量电容来抑制，中速的瞬态过程由低频大容量来
抑制，剩下则交给稳压器完成了。
还应记住一点，稳压器也要求电容尽量靠近电压输出端。
话说电容之七：电容的等效串联电阻ESR
普遍的观点是：一个等效串联电阻（ESR）很小的相对较大容量的外部电容
能很好地吸收快速转换时的峰值（纹波）电流。但是，有时这样的选择容易引起
稳压器（特别是线性稳压器 LDO）的不稳定，所以必须合理选择小容量和大容
量电容的容值。永远记住，稳压器就是一个放大器，放大器可能出现的各种情况
它都会出现。
由于 DC/DC 转换器的响应速度相对较慢，输出去耦电容在负载阶跃的初始
阶段起主导的作用，因此需要额外大容量的电容来减缓相对于 DC/DC 转换器
的快速转换，同时用高频电容减缓相对于大电容的快速变换。通常，大容量电容
的等效串联电阻应该选择为合适的值，以便使输出电压的峰值和毛刺在器件的
Dasheet 规定之内。
高频转换中，小容量电容在 0.01µF 到0.1µF 量级就能很好满足要求。表
贴陶瓷电容或者多层陶瓷电容（MLCC）具有更小的 ESR。另外，在这些容值
下，它们的体积和 BOM 成本都比较合理。如果局部低频去耦不充分，则从低
频向高频转换时将引起输入电压降低。电压下降过程可能持续数毫秒，时间长短
主要取决于稳压器调节增益和提供较大负载电流的时间。
用 ESR 大的电容并联比用 ESR 恰好那么低的单个电容当然更具成本效
益。然而,这需要你在 PCB 面积、器件数目与成本之间寻求折衷。
话说电容之八：电解电容的电参数
这里的电解电容器主要指铝电解电容器，其基本的电参数包括下列五点：
1、电容值
电解电容器的容值，取决于在交流电压下工作时所呈现的阻抗。因此容值，
也就是交流电容值，随着工作频率、电压以及测量方法的变化而变化。在标准
JISC 5102 规定：铝电解电容的电容量的测量条件是在频率为 120Hz，最大交
流电压为 0.5Vrms，DC bias 电压为1.5 ～ 2.0V 的条件下进行。可以断言，
铝电解电容器的容量随频率的增加而减小。
2、损耗角正切值 Tan δ
在电容器的等效电路中，串联等效电阻 ESR 同容抗 1/ωC 之比称之为 Ta
n δ， 这里的 ESR 是在 120Hz 下计算获得的值。显然，Tan δ 随着测量频率
的增加而变大，随测量温度的下降而增大。
3、阻抗 Z
在特定的频率下，阻碍交流电流通过的电阻即为所谓的阻抗（Z）。它与电
容等效电路中的电容值、电感值密切相关，且与 ESR 也有关系。
Z = √ [ESR2 + (XL - XC)2 ]
展峻的笔记 http://xabai.21ic.org
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式中，XC = 1 / ωC = 1 / 2πfC
XL = ωL = 2πfL
电容的容抗（XC）在低频率范围内随着频率的增加逐步减小，频率继续增加
达到中频范围时电抗（XL）降至 ESR 的值。当频率达到高频范围时感抗（XL）
变为主导，所以阻抗是随着频率的增加而增加。
4、漏电流
电容器的介质对直流电流具有很大的阻碍作用。然而，由于铝氧化膜介质上
浸有电解液，在施加电压时，重新形成的以及修复氧化膜的时候会产生一种很小
的称之为漏电流的电流。通常，漏电流会随着温度和电压的升高而增大。
5、纹波电流和纹波电压
在一些资料中将此二者称做“涟波电流”和“涟波电压”，其实就是 ripple
current，ripple voltage。 含义即为电容器所能耐受纹波电流/电压值。 它们和
ESR 之间的关系密切，可以用下面的式子表示：
Urms = Irms × R
式中，Vrms 表示纹波电压
Irms 表示纹波电流
R 表示电容的 ESR
由上可见，当纹波电流增大的时候，即使在 ESR 保持不变的情况下，涟波
电压也会成倍提高。换言之，当纹波电压增大时，纹波电流也随之增大，这也是
要求电容具备更低 ESR 值的原因。叠加入纹波电流后，由于电容内部的等效串
连电阻（ESR）引起发热，从而影响到电容器的使用寿命。一般的，纹波电流与
频率成正比，因此低频时纹波电流也比较低。
话说电容之九：电容器参数的基本公式
1、容量（法拉）
英制： C = ( 0.224 × K · A) / TD
公制： C = ( 0.0884 × K · A) / TD
2、电容器中存储的能量
E = ½ CV2
3、电容器的线性充电量
I = C (dV/dt)
4、电容的总阻抗（欧姆）
Z = √ [ RS
2 + (XC – XL)2 ]
5、容性电抗（欧姆）
XC = 1/(2πfC)
6、相位角 Ф
理想电容器：超前当前电压 90º
理想电感器：滞后当前电压 90º
理想电阻器：与当前电压的相位相同
7、耗散系数 (%)
D.F. = tan δ （损耗角）
= ESR / XC
= (2πfC)(ESR)
8、品质因素
Q = cotan δ = 1/ DF
9、等效串联电阻ESR（欧姆）
ESR = (DF) XC = DF/ 2πfC
10、功率消耗
Power Loss = (2πfCV2) (DF)
11、功率因数
PF = sin δ (loss angle) – cos Ф (相位角)
12、均方根
rms = 0.707 × Vp
13、千伏安KVA （千瓦）
KVA = 2πfCV2 × 10-3
14、电容器
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