硬件工程师入门基础知识（三）钽电容应用（一）
var code = “88494562-e3bc-41e4-97a6-cd8af2ccd25d”
1.概述
钽电容器目前仍然是一种容积比较高的电荷能量储存元件，它能够储存的电能量高低取决于介质层的厚度和面积。
钽电容器的介质层为五氧化二钽，其介电强度可达 120KV/mm，相对介电系数εr 为 27×10-12F/m, 可以在很薄的介质层内承受极高的场强，这是钽电容器容量体积比较高的根本原因。钽电容器的电容量与介质层厚度及面积的关系如下：
钽电容器能够储能是因为其介质层五氧化二钽具有允许交流电通过，阻止直流电通过的单向导电性。因此它属于极性电容器，使用和测试时必须特别注意它与多层瓷介电容器的区别。
2.符号说明
CA：国家标准中规定的钽电容器英文表示；
UR: 电容器的额定工作电压，即在使用温度低于 85℃，串联电阻≥ 3 欧姆 / 伏特时可以使用的最高直流电压。单位：伏特（V）
UC: 电容器在 125℃时的最高工作电压，也叫降额（类别）电压，即在特定使用温度或最高使用温度及一定电路电阻下可以安全使用的电压。当温度超过 85℃时施加类别电压测试和使用。单位：伏特（V）
US: 电容器可以在 85℃时进行浪涌试验的最大电压，也叫浪涌电压。单位：伏特（V）
CR: 电容器的标称电容量，即在室温时，测试频率为 100Hz 时的电容量。单位：微法（μF）
ESR: 等效串联电阻，即电容器在 1KHz 时测试出的电容器物理结构的串联电阻。单位：欧姆（Ω）
I0: 电容器在室温时的直流漏电流，直流漏电流为电容器在特定温度和额定电压下存在直流漏电流，简称漏电流。单位：微安（μA）；
Irms：电容器在规定的频率下能够承受的最大交流纹波电流；纹波电流即为直流电路中残存的交流电流。单位：毫安（mA）
Tgδ：电容器的损耗角正切，即电容器在工作状态时本身消耗的能量和总的输入能量之间的百分比。单位：%。
3.选择考虑因素
在选择钽电解电容器类型时，工程师应考虑以下因素：
1.1 温度
A）电容量：温度变化引起 a）介电常数变化；b) 电极间距或正对面积变化；
B）漏电流：温度变化引起导体电阻率变化；
C）耐压能力：温度变化引起介质的介电强度变化：
D）耐纹波电流能力：电容器发热产生影响。
1.2 湿度
湿度影响：A）漏电流 B） 击穿电压 C） 对功率因数或品质因数的影响。
1.3 低气压
低气压影响：
A）击穿电压降低 B）飞弧。
1.4 外加电压
外加电压影响：A）漏电流 B）发热及伴随的影响 C）介质击穿 D）电晕。
1.5 振动
振动影响：A）机械振动引起的电容量变化 B) 引出端或外壳发生机械变形。
1.6 电流
电流影响：A）对电容器的内部温升和寿命的影响 B）导体某发热点的载流能力。
1.7 尺寸和安装方式
A）根据设计电路板预留空间，选择合适尺寸和安装方式的产品；
B）当电容器安装固定不当时，容易导致引线承受较大机械应力或共振，严重时会产生引线断裂等现象。
4.不同电路类型对钽电容类型的选择使用要求
4.1 电源次级滤波
使用在此类电路中的混合钽电容器，应注意交流纹波电压值不能超过额定电压的 1%，电流不能超最大放电电流的 5%，工作电压不能超过额定电压的 50%。如产生过高的交流纹波值后电容器将严重发热，可靠性降低。
4.2 放电电路
在高速或大电流放电电路中，高能混合钽电容器是最佳选择。
4.3 脉冲充放电电路
如果需要的瞬时功率密度较高，工作频率也较低，请选择能量密度较高的混合钽电容器。此类电容器由于具有较低的 ESR 值，因此，可以保证在电路输出高功率密度时产品发热量较小，不至于出现热击穿故障。
4.4 延时保护电路
使用在此类电路中的混合钽电容器，在保障稳定的电压及功率密度的要求下，应注意电容器的阻抗与需要的电压和电容器容量及功率需要之间的数学关系。在电容器容量选择上应留有至少50% 的余量，以防止由于其他不确定因素导致电压和功率密度波动的现象。
