电容基础知识

为了让你了解电容是什么以及它的基本作用，我们需要先了解一些枯燥的基础知识。电容通常是大多数电路板上一种小型（大多数情况下）的电气/电子元件，可以执行各种功能。当电容被放置在有电流通过的电路中时，来自负极的电子会聚集在最近的极板上。电流由负极流向正极——这就是为什么负极是有效引脚的原因，尽管许多电容是没有极性的。一旦极板无法再容纳这些电子，它们就会被迫穿过电介质到达另一个极板，从而将电子排回电路中。这被称为放电。电气元件对电压波动非常敏感，因此电压尖峰可能会损坏这些昂贵的部件。电容可以调节到达其他元件的 直流电压，从而提供稳定的电源。交流电由二极管整流，因此产生的不是交流电，而是从零伏到峰值的直流脉冲。当电源线上的电容接地且直流电无法通过时，随着脉冲填满电容，它会降低电流和有效电压。当输入电压降至零时，电容开始释放其所含电荷，这将平滑输出电压和电流。因此，将电容串联在元件上，可以吸收尖峰并填补波谷，从而保持元件电源的恒定。

电容的种类繁多，它们在电路中的用途也各不相同。人们最熟悉的圆柱形“罐头”式电容通常是电解电容。它们由一层或两层金属片制成，中间由电介质隔开。电介质可以是空气（最简单的电容）或其他非导电材料。被电介质隔开的金属板箔片像“果丹皮”一样卷起来，然后放入罐中。它们非常适合大容量滤波，但在高频下效率不高。

这是一种在旧收音机时代人们可能还记得的电容。它是一个多段罐式电容。这个特定的电容是一个四(4)段电容。这意味着在一个罐子里包含了四个具有不同参数的独立电容。

陶瓷圆片电容非常适合高频环境，但不适合进行大容量滤波，因为对于高电容值，陶瓷圆片电容的体积会变得太大。在需要保持电压源稳定的电路中，通常会有一个大容量电解电容与一个陶瓷圆片电容并联。电解电容负责大部分工作，而小型陶瓷圆片电容则负责滤除大容量电解电容无法处理的高频干扰。

接下来是钽电容。它们体积很小，但相对于其尺寸而言，比陶瓷圆片电容具有更大的电容值。它们成本更高，但在小型电子设备的电路板上得到了广泛应用。

虽然纸质电容没有极性，但老式纸质电容的一端有黑色条纹。黑色条纹表示纸质电容的哪一端有金属箔（起屏蔽作用）。带有金属箔的一端连接到地（或最低电压）。箔屏蔽层的主要目的是使纸质电容使用寿命更长。

下面这个是我们最感兴趣的，尤其是在涉及 iDevice 设备时。与前面列出的电容相比，它们非常小。这就是表面贴装 (SMD) 电容。尽管与之前的电容相比，它们体积微小，但其功能仍然相同。除了这些电容的参数外，重要的一点是它们的“封装”。这些元件的尺寸有标准化规格，例如 0201 封装 - 0.6 mm x 0.3 mm (0.02" x 0.01")。陶瓷 SMD 电容的封装尺寸与 SMD 电阻的封装尺寸相同。这使得仅凭视觉观察几乎不可能确定它是电容还是电阻。这里有关于基于封装编号的各种尺寸的详细说明。

PCB 上的 SMD 元件

大型 SMD 元件

确定电容参数的方法有几种。首先，当然是查看电容本身上的标记。

这个特定的电容电容值为 220μF（微法拉），公差为 20%。这意味着它的实际值可能在 176μF 到 264μF 之间。其额定电压为 160V。引脚的排列方式显示它是一个径向电容。两个引脚从同一侧引出，这与轴向排列不同，轴向排列中引脚分别从电容本体的两侧引出。此外，电容侧面的箭头条纹表示极性，箭头指向 负极引脚。

现在主要的问题是，如何 检查电容 以查看其是否需要更换。

要在电容安装在电路中时对其进行检查，需要使用 ESR（等效串联电阻）表。如果电容已从电路中拆下，则可以使用设置为电阻档的万用表，但“仅能进行全有或全无的测试”。此测试只能显示电容是否完全损坏。它“不能”确定电容是处于良好还是不良状态。要确定电容是否在正确的参数（电容值）下运行，需要使用电容测试仪。当然，这也适用于确定未知电容的数值。

本 Wiki 中使用的仪表是百货商店里能买到的最便宜的一款。对于这些测试，建议使用指针式万用表。它显示指针移动的方式比仅显示快速变化数字的数字万用表更直观。这应该能让任何人都能进行这些测试，而不必花大价钱去买福禄克 (Fluke) 那种仪表。

在测试电容之前请务必进行放电，否则如果没做这一步，你可能会受到惊吓。非常小的电容可以用螺丝刀短接两个引脚来进行放电。更好的方法是通过负载对电容放电。在这种情况下，鳄鱼夹线和电阻可以完成此任务。这是一个 很棒的网站，展示了如何制作放电工具。

要使用万用表测试电容，请将仪表设置为高电阻量程，即 10k 到 1M 欧姆以上。将万用表表笔接触电容的相应引脚，红表笔接触正极，黑表笔接触负极。万用表应该从零开始，然后缓慢移动向无穷大。这意味着电容处于工作状态。如果万用表指针停留在零，说明电容没有通过万用表的电池充电，意味着它已经坏了。

这也适用于 SMD 电容。测试方法相同，万用表的指针会向同一方向缓慢移动。

对电容进行的另一个测试是电压测试。我们知道电容在其极板上存储电荷的电位差，这就是电压。电容有一个阳极（具有正电压）和一个阴极（具有负电压）。检查电容是否工作的一种方法是用电压给它充电，然后读取阳极和阴极之间的电压。为此，有必要用电压给电容充电，并将直流电压施加到电容引脚上。在这种情况下，极性非常重要。如果此电容有正极和负极引脚，它就是极性电容（电解电容）。正电压应连接到阳极，负电压连接到电容的阴极。记得检查要测试电容上的标记。然后施加一个低于电容额定电压的电压，持续几秒钟。在此示例中，160V 电容将用 9V 直流电池充电几秒钟。

充电完成后，断开电池与电容的连接。使用万用表读取电容引脚上的电压。电压应该显示接近 9 伏。电压会迅速放电至 0V，因为电容正在通过万用表放电。如果电容无法保持该电压，则说明它有缺陷，应予以更换。

当然，最简单的方法是用电容表检查电容。这是一个 FRAKO 轴向 GPF 1000μF 40V 电容，公差为 5%。使用电容表检查此电容非常简单。在这些电容上，正极引脚有标记。将仪表上的正极（红色）表笔连接到标记处，负极（黑色）表笔连接到相对侧。此电容显示 1038μF，完全在公差范围内。

使用笨重的表笔测试 SMD 电容可能会比较困难。你可以选择在表笔末端焊接针头，或者投资购买一些智能镊子。首选的方法是使用智能镊子。

有些电容不需要任何测试就能确定是否故障。如果目视检查发现电容顶部有任何膨胀迹象，则需要更换它们。这是电源中最常见的故障。更换电容时，务必更换为相同或更高参数的电容。切勿用参数较低的电容进行替代。

如果要更换或检查的电容上没有任何标记，则需要原理图。下图来自 这里，显示了原理图中使用的几种电容符号。

这个 iPhone 原理图片段显示了电容的符号以及这些电容的参数值。

这个 Wiki 仅仅介绍了关于电容检查的基础知识，远非全面。要了解更多关于任何常见电子元件的知识，网上和线下都有大量优质课程可供选择。

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