什么是片式电容及其应用

在实际使用中，除了要注意环境温度变化对电容器电容量变化的影响外，还要注意工作电压和储存时间对电容器电容量变化的影响。

①电容器的使用电压对电容器的电容量有影响，稳定性低的介质，在施加额定工作电压后容量会大幅度下降(见图3)，以至达不到使用效果，这一点在选择电容器时必须给以充分注意(不能一味追求大容量和小体积，必须在容量和使用电压上留有充分余地)。

②储存时间对电容器的容量也有影响，对超稳定的电容器，如COG和X7R，随时间增长电容器容量的变化不大。可是Z5U／Y5V这类电容，随时间增长，存放1 000小时的电容量变化可以高达5％～10％，或更大。但是这类电容器容量的老化是可逆的。每次将电容温度升到125℃，老化过程便重新开始。所以当这类电容器的存放时间超过1000小时后所发生的容量偏低现象不属于产品的质量问题，其特性是符合国际规范的。对于容量偏低的电容器的通用解决办法是，即将电容器放在150℃左右的环境下预热1小时。其电容量就恢复正常值。

2 片式电容器在设备电磁干扰抑制中的应用

片式电容器在一般电子电路中的主要应用有：滤波、耦合、去耦、旁路、谐振、时间常数(定时)和反馈等等。其中：

①滤波：并联在电源电路的正负极之间，把电路中无用的交流去掉(或将整流后的单向脉动电压中的交流分量滤掉，使单向脉动变成平滑的直流)。

②去耦：并接于电路电源接线的正负极之间，可防止各部分电路通过电源内阻引起的相互干扰(严重时还会产生寄生振荡)。

③旁路：并接在电阻两端或由某点直接跨接至共用电位点，为交直流信号中的交流或脉动信号设置一条通路，避免交流成分在通过电阻时产生压降。

片式电容器在设备中的电磁干扰抑制，实际上只是片式电容器在电路中应用的一个方面，只不过为了突出《片式电磁兼容对策器件》中的"对策"作用，才把它专门列成一节。

上面讲到的电源线路滤波和去耦也是设备电磁干扰抑制应用的一部分。此外还有信号线的共模滤波，信号线和电源线的辐射抑制等。

为了使片式电容干扰抑制的效果更加显现，有时往往还要与片式磁珠和片式电感器结合起来一起使用。现时还有一种将电容和电感综合在一个元件里的片式叠层复合器件可以供应，使得使用更加方便，使用效果也更好。

3 片式电容器的线路形式

1)片式二端电容器

二端形式的片式电容器是使用最普遍的片式电容器，这里以日本村田制作所产品为例给说明。

村田的片式电容器产品极其丰富，有一般的去耦和滤波用电容器(规格多、容量大，还有排容产品)，以及频率控制、调谐和阻抗匹配用电容器(带温度补偿)，高速和高频电路去耦用电容器(低电感和低电阻)，中、高压转换用电容器(高电压、大容量)，交流电路用电容器(符合安规要求)以及汽车传动与安全设备专用电容器等等。用户可根据不同需要予以选择合适的电容器。

下面是村田制作所的GRM15／18／21／31系列的片式电容器，见图4：

①GRM18／21／31系列片式电容器适合于波峰及回流焊接；GRM15系列片式电容器只适合回流焊接。

②GRM1 5／18／21／31系列片式电容器备有长×宽×厚度为1．0×0．5×0．5mm至3．2×1．6×1．6mm的多种尺寸可供选用。

③GRM15／18／21／31系列片式电容器的适用电压包括6．3V、10V、16V、25V、50V、100V。200V和500V等多个等级；根据使用的介质材料分，有COG至Y5V等多种片式电容器可以选择。

④GRM15／18／21／31系列片式电容器可用在一般用途的电子设备中。

村田制作所还生产一种排容，在一个器件中有2至4个电容，尤其适合在单片机的总线上使用，见图5。

2)片式三端电容器

我们平常使用的陶瓷圆片电容器作为旁路电容，可以将高频干扰短路到地，达到抗干扰的目的。但是电容器的引线电感及电容内部的剩余电感却限制了它的高频特性发挥。图6是普通电容器做高频旁路时的引线电感影响例。

从图6中可见，电容器的插入损耗一开始随频率增加而增加，直至达到自谐振频率(等效电感与电容的串联谐振)，插入损耗也达到最大值。此后，由于等效电感的感抗增大，使插入损耗开始下降。

为了在高频时也有较好的旁路作用，必须让旁路电容的自谐振频率也较高，所以电容器的引线绝对不能长。另外，旁路电容也不是越大越好，电容大，自谐振的频点偏低。所以，最好的办法是通过试验来选择合适的电容，尽可能让要抑制的干扰频率与自谐振点一致，以便使担当滤波的电容器带来的插入损耗为最大。

由于普通的两端电容有引线电感，所以总的剩余电感较大，自谐振点也比较低。为了改进普通引线式电容器的自谐振、且自谐振频率偏低的问题，村田制作所曾发展了一种引线式三端电容器，见图7。与两端电容相比，这个电容的上引线化成了两根(所以三端电容有三根引线)。三端电容器的这两根上引线化成了信号传输线的一部分，于是引线电感与电容器变成了一个"LC"滤波器。正是三端电容器巧妙地利用了引线电感，使得三端电容器对干扰的抑制作用更好。三端电容器也有自谐振问题，为了最大限度地限制这个问题，使用时三端电容器接地的这根引脚的长度应该受到限制。

应该说片式二端电容器的出现对于改进普通引线式电容器的自谐振问题是很有好处的，因为片式二端电容器的引线长度得到了最大限度缩减。但由于电容器内部的构造，并不能够消除内部电极的残留电感，这样当频率达到使电容器的容抗XC同残留电感的XL的绝对值相等时，二端电容依然会产生自谐振，参见图8。由于自谐振频率的存在，当噪声的频带超过自谐振频率之后，噪声的抑制效果会急速下降。但是与普通有引线的二端电容相比较，还是有很大改进。