电容器计算

发布时间:2025年6月12日

Q1:什么是电容器?它的核心参数有哪些?

电容器是存储电荷的被动电子元件,由两个导体极板和中间的绝缘介质构成。核心参数包括:

  • 标称容量:单位法拉(F),常用微法(μF=10⁻⁶F)和皮法(pF=10⁻¹²F)
  • 额定电压:电容器能承受的最大工作电压
  • 容值误差:通常标注为±5%、±10%或±20%
  • 等效串联电阻(ESR):影响高频性能的关键参数

Q2:电容器容量如何计算?

基本计算公式为:Q=CV(电荷量=电容×电压)。实际工程中常用:

C = ε₀εr·A/d

其中ε₀为真空介电常数(8.85×10⁻¹²F/m),εr为介质相对介电常数,A为极板面积,d为极板间距。例如:采用陶瓷介质(εr=2000)的5mm²极板间距0.1mm时,容量约8.85nF。

Q3:不同单位之间如何换算?

常见单位换算关系:

单位 换算关系
1法拉(F) 1,000,000微法(μF)
1微法(μF) 1,000纳法(nF)
1纳法(nF) 1,000皮法(pF)

实际应用中需注意:电解电容常用μF,陶瓷电容多用nF/pF,超级电容以F为单位。

Q4:实际电路中如何计算所需电容?

根据应用场景选择计算公式:

  1. 滤波电容:C ≥ (I × Δt)/ΔV,其中I为纹波电流,Δt为放电时间
  2. 定时电路:T=RC×ln(2),R为电阻值,T为充放电周期
  3. 电源退耦:建议每0.1A电流配备100μF电容

实际应用中需预留20%余量,并考虑温度对电容量的影响(温度系数可达±15%)

Q5:电容器选型有哪些注意事项?

  • 工作电压需留出30%安全余量
  • 高频电路优先选择低ESR的陶瓷电容
  • 电源滤波选用铝电解电容时需配合高频陶瓷电容
  • 注意电容的自谐振频率(SRF)是否匹配工作频率
  • 贴片电容需考虑机械应力对容值的影响

建议使用LCR表实测关键参数,并参考元器件datasheet中的寿命曲线。