如何判断电容好坏
— — 钽电容编辑部
如何从参数上判断电容品质的好坏?只有掌握了这一方法,我们才能以不变应万变,即使对电容的种类和品牌本身不了解,也能通过几个参数迅速判断出其性能档次。
关于电容的参数,我们将其分为“看得到的”和“看不到的”。所谓“看得到的”,就是印在电容表面的一些基本参数,这些参数在我们看到一颗电容之后往往可以直接得知。例如电容的容量(比如“470μf”等等)、容量偏差范围、耐温范围、电压值(比如“16v”)。
所谓“看不到的”参数,就是我们需要根据电容的型号来查询的参数。例如我们常说的ESR值,如今已成为区别电容性能的重要参数,而我们在电容上是看不到这个参数的,我们得去相关的网站通过电容的型号来查询。类似的参数还有不少,其中包括如下一些:
1.ESR值;
2.能够耐受的涟波电流值;
3.温度特性;
4.损耗角的正切(tan),相当于无功功率和有功功率的比值,这个值跟电容的品质以及发热量有关系,这个值越小电容性能越好。
5.漏电流值:无论绝缘体多大,总是会有细微的电流漏过电容,这个值则代表具体漏过的多少。
此外,esl特性也是电容的性能指标之一。但是随着电容技术的发展,现在的高档电解电容,其esl特性一般都很好,到10mhz、20mhz以上的时候往往才能体现出区别,因此也就失去了比较的意义。

电容ESR的意义 ESR缘何重要?
首先来说ESR。ESR是高频电解电容里面最重要的性能参数,很多电子元器件都强调“ESR ESR”这一性能特征,也就是ESR值很小的意思。那么,我们如何正确理解ESR ESR的实际意义呢?由于现在电子技术的发展,供应给硬件的电压正呈现越来越低的趋势,例如intel、amd的最新款cpu,电压均小于2v,相比以前动辄3、4v的电压要低得多。但是,另一方面这些芯片由于晶体管和频率爆增,需求的功耗却是有增无减,因此按p=ui的公式来计算,这些设备对电流的要求就越来越高了。
例如两颗功耗同样是70w的cpu,前者电压是3.3v,后者电压是1.8v。那么,前者的电流就是i=p/u=70w/3.3v大约在21.2a左右。而后者的电流就是i=p/u=70w/1.8v=38.9a,达到了前者的近一倍。在通过电容的电流越来越高的情况下,假如电容的ESR值不能保持在一个较小的范围,那么就会产生比以往更高的涟波电压(理想的输出直流电压应该是一条水平线,而涟波电压则是水平线上的波峰和波谷)。
此外,即使是相同的涟波电压,对低电压电路的影响也要比在高电压情况下更大。例如对于3.3v的cpu而言,0.2v涟波电压所占比例较小,还不足以形成致命的影响,但是对于1.8v的cpu而言,同样是0.2v的涟波电压,其所占的比例就足以造成数字电路的判断失误。

那么ESR值与涟波电压的关系何在呢?我们可以用以下公式表示:
v=r(esr)×i
这个公式中的v就表示涟波电压,而r表示电容的ESR,i表示电流。可以看到,当电流增大的时候,即使在ESR保持不变的情况下,涟波电压也会成倍提高,采用更低ESR值的电容是势在必行。这就是为什么如今的板卡等硬件设备上所用的电容,越来越强调LOW ESR的缘故。
电容的性能并非一成不变,而是会受到环境的影响,而对电容影响最大的就是温度。而在不同种类的电容当中,采用电解液作为阴极材质的电容例如铝电解液电容,受温度影响又最为明显。因为在不同种类的阴极,例如电解液、二氧化锰、固体聚合物导体当中,只有电解液采用离子导电方式,而其余几种均采用电子导电方式。对于离子导电而言,温度越高,其离子活动越强,电离程度也越强。因此,在温度不超过额定限度的前提下,电解液电容在高温状态下的性能要比低温状态下更好。
电容故障实例剖析 为什么耕升ti4200会花屏
看到这里,我想我们应该联系一些产品实例,来谈谈温度对电容的影响,在某些时刻会有多么严重。同时,也希望借此说明,正确合理的电容用料对于硬件产品而言是多么重要。
这个实例就是著名的耕升ti4200显卡花屏事件。相信资深的diy玩家,对当时闹得沸沸扬扬的这一事件,绝对是记忆犹新!那么,耕升ti4200为什么会花屏?可以说罪魁祸首就是电容。随着电子设备的频率越来越高,对电容ESR ESR性能要求越来越严格,未来将会有越来越多的产品可能是在低温上出问题,原因就出在电容上。没有相应的低温检测设备的小厂,其产品可能会有很大隐患。
在电容的表面,会标明一个温度数据,例如125等等。这个温度,代表着该电容所能承受的最高温度,在这一最高温度下,电容一般只能保证正常工作1000个小时左右。而通过这个温度数值,我们可以使用公式计算出该电容在其它不同温度环境下的寿命。

铝固体聚合物导体电容的计算公式:
l2=l1×10^[(t1-t2)/20](方括号内的算式结果作为10的幂,下同)
其中l2表示实际使用中电容的寿命,单位为小时、l1表示最高温度下的寿命(1000小时)、t1代表该电容所标明的最高工作温度(例如上面所说的125)、t2代表实际使用的温度(例如85度等等)。
假设一颗最高工作温度为125度的铝固体聚合物导体电容,在85度下工作,那么它的寿命,通过计算我们可以得出l2=1000x10的2次方=100000小时,也就是说大约能工作11年左右。

铝电解液电容的计算公式:
l2=l1×2^[(t1-t2)/10]
假设一颗最高工作温度为125度的铝电解液电容,在85度下工作,那么它的寿命,通过计算我们可以得出l2=1000x2的4次方=16000小时,也就是说大约只有不到2年。
著名电容厂牌特色介绍
nichicon
nichicon是日本的老牌电容厂,其成名的时间和著名的rubycon(红宝石)差不多。不过它如今的水平比rubycon要好一些,因为nichicon现在已经有铝固体聚合物导体电容——f55系列。不过nichicon电容和sanyo、chemicon等厂牌相比,普遍的指标都比较低,其ESR ESR的最高端产品,ESR值还停留在10几毫欧姆的水平(sanyo的钽聚合物并联电容能达到5毫欧姆)。基本上,nichicon的进步势头已经很慢了。

sanyo
sanyo在电解电容行业里面的地位,有些像三星在数字家电行业里面的地位。因为sanyo电容的种类和产量都是最多的,研发技术水准也是数一数二的。单从性能上看,sanyo可能并不算最高端的品牌,但是从生产规模、供货能力、品控能力和研发水平综合评判,sanyo绝对是如今电容行业里的龙头老大。

chemicon
chemicon也是一家非常老牌的厂,近年来收购了美国陶瓷电容大厂AVX,可谓如虎添翼。如今的chemicon不仅在电解电容上造诣很深,在陶瓷电容方面其技术和产品也是数一数二的。前文我们说过,为了和sanyo竞争,chemicon的产品,在价格相同的前提下,其规格往往会比sanyo更高。这有些像amd对付intel的方式。

panasonic
这是我们熟悉的松下。panasonic的电解电容和陶瓷电容实力都很强。不过松下高端产品主要以钽固体聚合物电容为主,所以在一般硬件里面使用的很少。此外,松下的电解液电容gold(金装电容)系列也很有名。

此外,在电容业界还有一些老牌厂商,如elna、nec 等。但由于这些厂商的电容产品,用于特殊行讲了这么多电容的相关知识,想必大家也应该都有所收获。不过讲到这里,我们还有一些“冷水”要给大家泼一泼。

“冷水”之一:评价电容,看实质要大于看内容。
如今有很多杂志,包括硬件类和音响类的,一提到“红宝石”电容,无一顶礼膜拜,赞叹有加。那么,我们首先就来拿它开刀。
业的产品比较多,在硬件产品当中很难见到,这里不多做介绍了。
被神话的rubycon(红宝石)
所谓的“红宝石电容?涫稻褪侨毡镜腞ubycon厂牌生产的电容产品。要是不说清楚的话,恐怕有些不了解电容的人,还以为这种电容是用红宝石造的呢(搞笑)。以前很多音响发烧友觉得“红宝石电容”是高档的象征。但事实上,rubycon如今在技术上已经处于落后状态——rubycon如今尚没有一款量产的固体聚合物导体电容,其产品口碑主要靠铝电解液电容来树立。何况,近几年rubycon的铝电解液电容的制造水平也在逐年降低,事实上其品质和价格都和一些国产电容越来越贴近了。这就是为什么近年来市场里一下冒出了很多采用“红宝石电容”的产品。
谈到电容,大家要记住的是——哪怕品牌再差的固体聚合物导体电容(其实有能力造出这种电容的厂家,其品牌就绝不会太差),也要比名牌最好的电解液电容好得多。这个“质变”和“量变”的道理,我想大家应该还是很容易理解的。所以看电容最重要的是看类型,而不是看品牌。如今很多厂商在宣传的时候,都说自己“使用三洋电容”,可具体是什么型号的三洋电容,就没几个人说了,可见其中的猫腻。当然,在电容类型相同的前提下,品牌号召力还是很重要的。
最后说句题外话:如今还有很多玩音频的玩家,迷信什么聚丙烯(诸如此类薄膜电容)补品电容( 如何判断电容好坏)。其实随着技术的进步,薄膜电容有着进退两难的趋势,其低端产品正被铝聚合物电容代替,而在高精密、高q场合,薄膜电容又无法和陶瓷电容相匹敌,所以大家以后不要盲目迷信很多音响杂志的宣传。实际性能才是我们最该关注的。

“冷水”之二:电容好坏,并不是全部。
电容的好坏,并不是决定一款产品好坏的充分条件,最多也只能算必要条件罢了。板卡产品的好坏,更多的还是取决于设计水平,假如设计不过关,那么堆积再多的高档电容也是无助于提升性能的。当然,如果是在设计水平相同的前提下——比如使用“公版pcb”的显卡,那么电容自然是越高档越好了。但是,如果是所谓的“非公版”,那么要考验的就是厂商的设计水平了。
不过对这一点我们似乎也不必关注太多,因为杂牌厂商虽然设计水平一般,但好象也不大可能用什么好电容。而大厂的设计水平有其过人之处,但也不会因此就采用比较低档的电容

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