在PCB设计中， 不同类型的电容往往有着不同的作用，同时也是保证电路安全性，提高EMI水平的关键一环。本文将参照开源反激逆变器辅助电源中的电容使用，进行电容选型的分析学习。

        开源链接：https://oshwhub.com/sunhaoqin/mp500_copy

        参考视频：

https://www.bilibili.com/video/BV1gu4y1475h/?spm_id_from=333.1391.0.0&vd_source=2f4395e0e83cce46fd92c8dc6818367a

        复刻：220V(AC)转5V/2A反激辅助电源——01工作原理及器件选型-CSDN博客

        复刻：220V(AC)转5V/2A反激辅助电源——02反激变换器的隔离单点接地-CSDN博客

目录

1. 电容的常见类型

1.1 按照使用场景分类

1.2 按照制作工艺分类

1.2.1 无极性电容

1.2.2 极性电容

1.2.3 小结

2. 项目电容使用解析

2.1 原边

2.1.1 交流输入端滤波电容

2.1.2 整流桥输出滤波电容

2.1.3 RCD缓冲电容

2.1.4 反激芯片输入电容

2.1.5 反激芯片其他电容

2.2 副边

2.2.1 二极管缓冲电容

2.2.2 输出滤波电容

3. 隔离地电容

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1. 电容的常见类型

1.1 按照使用场景分类

        在了解种类之前，先快速回顾一下电容在电路中的主要作用，这有助于理解为何需要这么多类型：

1. 去耦（Bypass/Decoupling）：最最常见的作用。为高频噪声提供一条低阻抗的旁路通道，防止噪声在电源中传播，为芯片提供干净的本地电源。通常靠近芯片电源引脚放置。

2. 滤波（Filtering）：与电阻或电感组成RC/LC滤波器， selectively允许或阻挡特定频率的信号通过。如电源滤波、音频信号调理。

3. 耦合（Coupling）：隔直通交。阻止直流电通过，同时允许交流信号传递到下一级电路。常用于音频放大器和通信电路。

4. 储能（Energy Storage）：储存电能，并在需要时释放。用于开关电源的输出滤波、闪光灯、后备电源等。

5. 调谐（Tuning）：与电感一起构成LC谐振电路，用于选择特定频率（如收音机选台）。

6. 定时（Timing）：与电阻一起构成RC电路，决定时间常数，用于振荡器、延时电路等。

        在电力电子硬件设计中，电容的常见的用途为：去耦、滤波、耦合、储能、定时以及缓冲等。

1.2 按照制作工艺分类

1.2.1 无极性电容

        无极性电容没有正负极之分，可以任意方向安装。通常容值较小，用于信号处理、高频电路。其种类与应用场景如下表：

种类	特点与优缺点	主要作用
陶瓷电容 (Ceramic)	优点：体积小、价格低、ESL/ESR极低、频率特性好、无极性。 缺点：容值较小（pF~μF级），直流偏压效应（容值随施加电压下降）、温漂大（NP0/C0G除外）。 分类： - NPO/C0G：高稳定，温漂极小，用于高频谐振、定时电路。 - X7R：通用型，用于去耦、滤波。 - Y5V：容值大但稳定性差，用于对性能要求不高的场合。	高频去耦（首选）、滤波、耦合、谐振。是数字电路板的绝对主力。
薄膜电容 (Film)	优点：稳定性高、精度高、绝缘电阻高、无感、温漂小。 缺点：体积大、价格较高。 分类（按介质）： - 聚酯（PET）：通用廉价。 - 聚丙烯（PP）：性能优异，用于音频、高频。 - 聚苯硫醚（PPS）：高精度、高稳定。	高性能模拟电路、音频耦合/滤波、采样保持电路、 snubber电路（缓冲电路）、定时。
云母电容 (Mica)	优点：精度极高、稳定性极好、损耗低、高频特性好。 缺点：价格昂贵、容值小。	高频谐振电路、射频电路、高性能滤波器。
安规电容 (Safety)	特点：专为安全设计，失效后呈开路，防止触电或起火。用于连接AC电源。 分类： - X电容：接在L-N线之间，抑制差模干扰。 - Y电容：接在L-GND和N-GND之间，抑制共模干扰。	EMI滤波（开关电源输入侧），确保产品通过安规认证。

1.2.2 极性电容

        有正负极之分，接反会导致损坏甚至爆炸。通常容值较大，用于电源电路、低频场合。其种类与应用场景如下表：

种类	特点与优缺点	主要作用
电解电容 (Electrolytic)	优点：容积比最高（小体积大容量）、价格低廉。 缺点：ESR/ESL较高、寿命有限（会干涸）、漏电流大、频率特性差、精度低。 注意：必须区分正负极！	电源低频滤波、能量缓冲、退耦（中低频）。
铝电解电容 (Aluminum)	最普通的电解电容，性价比高。	通用电源滤波。
钽电容 (Tantalum)	优点：比铝电解容量更稳定、漏电更小、频率特性稍好、体积更小。 缺点：价格较贵、耐压和浪涌能力差，过压或反接极易燃烧爆炸。	需要小体积大容量的板级电源滤波（如显卡、手机）。使用时需严格留足电压余量！
聚合物电容 (Polymer)	优点：ESR极低、频率特性好、寿命长、无爆浆风险。 缺点：价格昂贵。 （常是钽或铝电解的升级替代品）	高频开关电源的输出滤波（替代电解电容）、CPU/FPGA的核心电源去耦。

1.2.3 小结

• 高频、小信号 -> 优先考虑陶瓷、薄膜电容。

• 低频、大容量、电源 -> 优先考虑电解电容。

• 安全第一（连接AC电源） -> 必须使用安规电容。

• 性能至上（精度、稳定） -> 优先考虑C0G、薄膜、云母电容。

2. 项目电容使用解析

        该部分将以开源项目为例，逐个学习解析各个电容的用途与选型。

2.1 原边

2.1.1 交流输入端滤波电容

        该电容为X安规电容，接在交流输入端，主要作用是EMI滤波，滤除差模噪声。

        其数据手册如下：C489079_安规电容_MPX104K31C3KN15600_规格书_WJ309172.PDF

2.1.2 整流桥输出滤波电容

        该电容为铝电解电容，接在整流桥输出端，主要作用为低频的电源滤波。其中，其容值大小经验计算公式为输出功率2~3W/uF。另外，经整流桥后的馒头波最大电压为311V，因此需要选择较耐压值的电容。

        其芯片手册如下：C5300_直插铝电解电容_KM156M400G17RR0VH2FP0_规格书_WJ171836.PDF

2.1.3 RCD缓冲电容

        该电容为贴片电容，其主要作用是吸收开关闭合时的电压尖峰，起到缓冲作用。需要注意的是，在开关闭合瞬间将产生极大的感应电压，因此需要较大的耐压值。

        该贴片电容的封装为C1206，一般来说，封装越大，电容体积越大，电容耐压值越高。

2.1.4 反激芯片输入电容

        辅助绕组感应出的交流电经过二极管整流后，存在较大的脉动量，无法直接供给芯片。因此，需要在其VCC引脚到GND直接并联两个电容。其中，电解电容放置在靠近输入电源的位置，起到对输入电源滤波的作用，而贴片电容通常放在尽可能靠近芯片引脚的部分，为输入电源的高频噪声提供续流通路，从而起到高频去耦的作用。

2.1.5 反激芯片其他电容

        反激芯片的其他电容基本按照数据手册推荐进行容值选择，且均为贴片电容。其中，除TIMER端的电容作用为辅助产生时钟外，其他引脚电容均起到滤波、去耦等作用。

2.2 副边

2.2.1 二极管缓冲电容

        当开关管导通时，副边整流二极管承受反压而关断。因此，也需要并联RC支路进行缓冲。同样的，在二极管承受反压瞬间也会有较大的冲击电压，因此也需要依照实际电路选择合适的耐压值，并留出一定余量。

2.2.2 输出滤波电容

        在输出端，两个电解电容与电感共同构成CLC滤波器，用于低通滤波（滤除纹波），产生较为平滑的直流量。同时，该滤波器还起到当开关管导通是，为副边提供能量的储能作用。

        另外，靠近输出端口的贴片电容，是一个较小容值的贴片电容，因此可以推断出其作用是：旁路高频信号，进行EMI滤波。

3. 隔离地电容

        该电容选用的是Y安规定容，主要用于原副边的单点接地，滤除共模噪声的目的。具体可见：复刻：220V(AC)转5V/2A反激辅助电源——02反激变换器的隔离单点接地-CSDN博客