电容的测试方法

测试环境：气温：15℃～35℃

相对湿度:45%～75%

测试工具：游标卡尺，电容漏电流测试仪，耐压测试仪，数字电桥，放电器

测试方法：

1．目视被测电容外观包装符合要求,干净整洁、无损伤

2．用游标卡尺测量被测电容的外壳直径、引线直径、引线长度是否符合要求
3.对被测电容进行彻底放电,用数字电桥对其进行容量和最大损耗角测试

测试条件：120Hz/20℃

4.用电容漏电流测试仪对被测电容进行漏电流测试

测试条件：在温度20℃时，正向加上直流电压2分钟（电压为产品的工作电压）

注意事项: a. 每测一只电容之前必须对其进行彻底放完电.
b.电容的漏电流必须小于等于置限要求为合格

c.当测有极性的电容时,仪器的正测试棒对接电容的正极,负测试棒接应电容的负极.

5.用电容耐压测试仪测试电容的耐压值

注意事项: a.当测有极性的电容时，请注意不要极反

b.每测一只电容之前、后必须对其进行彻底放完电

以上只是电容的一般测试方法，如有温湿度相关设备，就可以模拟在温湿度可调节下的寿命测试.

6.高温储藏实验

在温度为105±2℃，没有负载的情况下放置N小时，然后在常温下放置1到2小时后进行测试，测试结果参照下表：

7.高温负载实验

在温度为105±2℃，负载为产品的工作电压的情况下放置N小时，然后在常温下放置1到2小时后进行测试，测试结果参照下表：

8.低温储藏实验

在温度为-40±2℃（6.3V-100V）放置24小时，然后在常温下放置1到2小时后进行测试，测试结果参照下表：

电容的测试依据主要依据产品的具体规格！

以下提供一份测试报告

做寿命测试的必要性

假如你对你的电容器根据客户要求或自己的要求，做了几百上千小时的寿命测试实验后，你就让客户知道你的电容器在他设计的电路中能保证用多少时间，绝不会出现任何异常情况，而且电容的性能参数没有发生任何变化，就说明我的电容的性能不只是说在出厂的时候性能就满足要求，而且能说明我的电容的性能在工作中也很稳定，更不会出现随着时间推移出现失效的情况。

像我们经常用到电解电容的使用者来说，基本都了解对于铝电解电容器在出厂的时候，它的容量、漏电、损耗、耐压值等，基本都满足我们提出的要求，每个铝电解电容器厂商基本都能做到这点。但如果是仓库的存货的话，很多厂商都采用再分选一次，来达到电容器的参数暂态满足要求的效果。其实你们可以做一个试验，拿一个新的没有经过老化的电容，拿到LC表上面，先充电一分钟来检测其漏电值，对于低耐压和小容量的电容的说很多都能通过这一分钟时间的充电老化而满足对这种电容的漏电要求。当然这种电容假如一直是用在一个直流的信号下，可能不会出现什么问题（因为使用过程就相当于对电容的老化过程），但是如果在电容的两端有交变信号，电容里面的导电离子就会随着这个交变信号而左右移动，就会很容易出现电容失效，甚至发热爆炸的情况。那样这个电容的寿命就不长了。

所以，很多稍微对进料要求稍微严一点的客户，都希望你们能为他提供他需要的电容的寿命试验报告，更者就是要求你们按照他给你们要求和实验参数进行寿命试验，并提供准确的实验报告。假如这样都通过了，他自己心里也就有底了。

还有做了你们的电容的寿命实验，在很大程度上能规避被客户因为电容质量出问题而投诉甚至要求赔偿的情况。

下面谈谈电容在高速pcb设计的应用

第一部分：电容的分类

电容在电路的设计中从应用上进行分类，可以将电容分为四类：

第一类：AC 耦合电容。主要用于Ghz 信号的交流耦合。

第二类：退耦电容。主要用于保持滤除高速电路板的电源或地的噪声。

第三类：有源或无源RC 滤波或选频网络中用到的电容。

第四类：模拟积分器和采样保持电路中用到的电容。

在本文中我们将主要讨论第二大类退耦电容。

电容从制造的材料和工艺进行分类，主要有以下不同形式的电容：

1、NPO 陶瓷电容器

2、聚苯乙烯陶器电容器

3、聚丙烯电容器

4、聚四氟乙烯电容器

5、MOS 电容器

6、聚碳酸酯电容器

7、聚脂电容器

8、单片陶瓷电容器

9、云母电容器

10、铝电解电容器

11、钽电解电容器

在实际的设计中由于，价格、采购等各方面原因经常用的电容有：陶瓷电容、铝电解电容、钽电容。

下面我看看，各个电容的性能比较表：

第二部分：电容的具体模型和分布参数

要正确合理的应用电容，自然需要认识电容的具体模型以及模型中各个分布参数的具体意义和作用。和其他的元器件一样，实际中的电容与"理想"电容器不同，"实际"电容器由于其封装、材料等方面的影响，其就具备有电感、电阻的一个附加特性，必须用附加的"寄生"元件或"非理想 "性能来表征，其表现形式为电阻元件和电感元件，非线性和介电存储性能。"实际"电容器模型如下图所示。由于这些寄生元件决定的电容器的特性，通常在电容器生产厂家的产品说明中都有详细说明。在每项应用中了解这些寄生作用，将有助于你选择合适类型的电容器。

从上面的图我们可以看出，电容实际上应该由六个部分组 。除了自己的电容C 外，还有以下部分组 ：

1、等效串联电阻ESR  RESR ：电容器的等效串联电阻是由电容器的引脚电阻与电容器两个极板的等效电阻相串联构的。当有大的交流电流通过电容器，RESR使电容器消耗能量(从而产生损耗)。这对射频电路和载有高波纹电流的电源去耦电容器会造成严重后果。 对精密高阻抗、小信号模拟电路不会有很大的影响 。RESR 最低的电容器是云母电容器和薄膜电容器。

2、等效串联电感ESL，LESL ：电容器的等效串联电感是由电容器的引脚电感与电容器两个极板的等效电感串联构 的。像RESR 一样，LESL 在射频或高频工作环境下也会出现严重问题，虽然精密电路本身在直流或低频条件下正常工作。其原因是用于精密模拟电路中的晶体管在过渡频率(transition frequencies)扩展到几百兆赫或几吉赫的情况下，仍具有增益，可以放大电感值很低的谐振信号。这就是在高频情况下对 这种电路的电源端要进行适当去耦的主要原因。

3、等效并联电阻EPR  RL ：就是我们通常所说的电容器泄漏电阻，在交流耦合应用、存储应用(例如模拟积分器和采样保持器) 以及当电容器用于高阻抗电路时，RL 是一项重要参数，理想电容器中的电荷应该只随外部电流变化。然而实际电容器中的RL 使电荷以RC 时间常数决定的速率缓慢泄漏。

4、还是两个参数RDA、CDA 也是电容的分布参数， 在实际的应该中影响比较小，这里就不介绍了。

所以电容重要分布参数的有三个：ESR、ESL、EPR。其中最重要的是ESR、ESL，实际在分析电容模型的时候一般只用RLC 简化模型，即分析电容的C、ESR、ESR

下面我们在介绍详细模型的基础上，谈谈我们设计中经常用到两种电容：

电解电容器(比如：钽电容器和铝电解电容器)的容量很大，由于其隔离电阻低，就是等效并联电阻EPR很小，所以漏电流非常大 (典型值5～20nA/μF)，因此它不适合用于存储和耦合。电解电容比较适合用于电源的旁路电容，用于稳定电源的供电。最适合用于交流耦合及电荷存储的电容器是聚四氟乙烯电容器和其 它聚脂型(聚丙烯、聚苯乙烯等) 电容器。

单片陶瓷电容器，比较适合用于高频电路的退耦电容，因为它们具有很低的等效串联电感，就是等效串联电感ESL 很小，具备有很广的退耦频段。这和他的结构构 有很大的关系单片陶瓷电容器是由多层夹层金属薄膜和陶瓷薄膜构 的，而且这些多层薄膜是按照母线平行方式排布的，而不是按照串行方式卷绕的。

第三部分：电容的简化模型和阻抗曲线

为了分析方便，在实际的分析应该中经常使用由串联等效电阻ESR、串联等效电感ESL、电容组的RLC模型。因为对电容的高频特性影响最大的则是ESR 和ESL，我们通常采用下图中简化的实际模型进行

分析：

上面组 的RLC 模型的阻抗如果用数学公式可以表示如下：

Z ＝Rs＋jωLs－j ／ωC＝Rs＋j （ωLs－1 ／ωC） （式中ω＝2πf）

那么它的模的表达式如下：

上式就是电容的容抗随频率变化的表达式，如果2πfLs＝1 ／2πfC，那么｜Z ｜min＝Rs，此时：

画出电容的容抗的曲线的图如下：

从上图，我们很清楚的看出：电容在整个频段，并非都是表现为电容的特性，而是在低频的情况(谐振频率以下)，表现为电容性的器件，而当频率增加 （超过谐振频率）的时候，它渐渐的表现为电感性的器件。

也就是说它的阻抗随着频率的增加先减小后增大，等效阻抗的最小值发生在串联谐振频率时，这时候，电容的容抗和感抗正好抵消，表现为阻抗大小恰好等于寄生串联电阻ESR。

了解了上面的曲线，应该就不难理解在实际的应该中，我们的选择电容标准是：

1、尽可能低的ESR 电容。

2、尽可能高的电容的谐振频率值。