直流穩壓電源濾波電容、去耦電容、旁路電容作用及其原理
2017-7-3 10:23:21??????點擊：
一、關于濾波直流穩壓電源電容、去耦直流穩壓電源電容、旁路直流穩壓電源電容作用及其原理
從直流穩壓電源電路來說，總是存在驅動的源和被驅動的負載。如果負載直流穩壓電源電容比較大，驅動直流穩壓電源電路要把直流穩壓電源電容充電、放電，才能完成信號的跳變，在上升沿比較陡峭的時候，電流比較大，這樣驅動的電流就會吸收很大的直流穩壓電源電流，由于直流穩壓電源電路中的電感，電阻（特別是芯片管腳上的電感，會產生反彈），這種電流相對于正常情況來說實際上就是一種噪聲，會影響前級的正常工作。這就是耦合。
去藕直流穩壓電源電容就是起到一個電池的作用，滿足驅動直流穩壓電源電路電流的變化，避免相互間的耦合干擾。
旁路直流穩壓電源電容實際也是去藕合的，只是旁路直流穩壓電源電容一般是指高頻旁路，也就是給高頻的開關噪聲提高一條低阻抗泄防途徑。高頻旁路直流穩壓電源電容一般比較小，根據諧振頻率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合直流穩壓電源電容一般比較大，是10u或者更大，依據直流穩壓電源電路中分布參數，以及驅動電流的變化大小來確定。
去耦和旁路都可以看作濾波。去耦直流穩壓電源電容相當于電池，避免由于電流的突變而使電壓下降，相當于濾紋波。具體容值可以根據電流的大小、期望的紋波大小、作用時間的大小來計算。去耦直流穩壓電源電容一般都很大，對更高頻率的噪聲，基本無效。旁路直流穩壓電源電容就是針對高頻來的，也就是利用了直流穩壓電源電容的頻率阻抗特性。直流穩壓電源電容一般都可以看成一個RLC串聯模型。在某個頻率，會發生諧振，此時直流穩壓電源電容的阻抗就等于其ESR。如果看直流穩壓電源電容的頻率阻抗曲線圖，就會發現一般都是一個V形的曲線。具體曲線與直流穩壓電源電容的介質有關，所以選擇旁路直流穩壓電源電容還要考慮直流穩壓電源電容的介質，一個比較保險的方法就是多并幾個直流穩壓電源電容。
去耦直流穩壓電源電容在集成直流穩壓電源電路直流穩壓電源和地之間的有兩個作用：一方面是本集成直流穩壓電源電路的蓄能直流穩壓電源電容，另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。數字直流穩壓電源電路中典型的去耦直流穩壓電源電容值是0.1μF。這個直流穩壓電源電容的分布電感的典型值是5μH。0.1μF的去耦直流穩壓電源電容有5μH的分布電感，它的并行共振頻率大約在7MHz左右，也就是說，對于10MHz以下的噪聲有較好的去耦效果，對40MHz以上的噪聲幾乎不起作用。1μF、10μF的直流穩壓電源電容，并行共振頻率在20MHz以上，去除高頻噪聲的效果要好一些。每10片左右集成直流穩壓電源電路要加一片充放電直流穩壓電源電容，或1個蓄能直流穩壓電源電容，可選10μF左右。最好不用電解直流穩壓電源電容，電解直流穩壓電源電容是兩層薄膜卷起來的，這種卷起來的結構在高頻時表現為電感。要使用鉭直流穩壓電源電容或聚碳酸酯直流穩壓電源電容。去耦直流穩壓電源電容的選用并不嚴格，可按C=1/F，即10MHz取0.1μF，100MHz取0.01μF。
退耦原理： （去耦即退耦）
高手和前輩們總是告訴我們這樣的經驗法則：“在直流穩壓電源電路板的直流穩壓電源接入端放置一個1～10μF的直流穩壓電源電容，濾除低頻噪聲；在直流穩壓電源電路板上每個器件的直流穩壓電源與地線之間放置一個0.01～0.1μF的直流穩壓電源電容，濾除高頻噪聲。”在書店里能夠得到的大多數的高速PCB設計、高速數字直流穩壓電源電路設計的經典教程中也不厭其煩的引用該首選法則（老外俗稱Rule of Thumb）。但是為什么要這樣使用呢？
首先就我的理解介紹兩個常用的簡單概念。
什么是旁路？旁路（Bypass），是指給信號中的某些有害部分提供一條低阻抗的通路。直流穩壓電源中高頻干擾是典型的無用成分，需要將其在進入目標芯片之前提前干掉，一般我們采用直流穩壓電源電容到達該目的。用于該目的的直流穩壓電源電容就是所謂的旁路直流穩壓電源電容（Bypass Capacitor）,它利用了直流穩壓電源電容的頻率阻抗特性（理想直流穩壓電源電容的頻率特性隨頻率的升高，阻抗降低，這個地球人都知道），可以看出旁路直流穩壓電源電容主要針對高頻干擾（高是相對的，一般認為20MHz以上為高頻干擾，20MHz以下為低頻紋波）。
什么是退耦？退耦（Decouple）， 最早用于多級直流穩壓電源電路中，為保證前后級間傳遞信號而不互相影響各級靜態工作點的而采取的措施。在直流穩壓電源中退耦表示，當芯片內部進行開關動作或輸出發生變化時，需 要瞬時從直流穩壓電源在線抽取較大電流，該瞬時的大電流可能導致直流穩壓電源在線電壓的降低，從而引起對自身和其他器件的干擾。為了減少這種干擾，需要在芯片附近設置一個 儲電的“小水池”以提供這種瞬時的大電流能力。
在直流穩壓電源電路中，旁路和退耦都是為了減少直流穩壓電源噪聲。旁路主要是為了減少直流穩壓電源上的噪聲對器件本身的干擾（自我保護）；退耦是為了減少器件產生的噪聲對直流穩壓電源的干擾（家丑不外揚）。有人說退耦是針對低頻、旁路是針對高頻，我認為這樣說是不準確的，高速芯片內部開關操作可能高達上GHz，由此引起對直流穩壓電源線的干擾明顯已經不屬于低頻的范圍，為此目的的退耦直流穩壓電源電容同樣需要有很好的高頻特性。本文以下討論中并不刻意區分退耦和旁路，認為都是為了濾除噪聲，而不管該噪聲的來源。
簡單說明了旁路和退耦之后，我們來看看芯片工作時是怎樣在直流穩壓電源線上產生干擾的。我們建立一個簡單的IO Buffer模型，輸出采用圖騰柱IO驅動直流穩壓電源電路，由兩個互補MOS管組成的輸出級驅動一個帶有串聯源端匹配電阻的傳輸線（傳輸線阻抗為Z0）。
設直流穩壓電源引腳和地引腳的封裝電感和引線電感之和分別為：Lv和Lg。兩個互補的MOS管（接地的NMOS和接直流穩壓電源的PMOS）簡單作為開關使用。假設初始時刻傳輸在線各點的電壓和電流均為零，在某一時刻器件將驅動傳輸線為高電平，這時候器件就需要從直流穩壓電源管腳吸收電流。在時間T1，使PMOS管導通，電流從PCB板上的VCC流入，流經封裝電感Lv，跨越PMOS管，串聯終端電阻，然后流入傳輸線，輸出電流幅度為VCC/（2×Z0）。電流在傳輸線網絡上持續一個完整的返回（Round-Trip）時間，在時間T2結束。之后整個傳輸線處于電荷充滿狀態，不需要額外流入電流來維持。當電流瞬間涌過封裝電感Lv時，將在芯片內部的直流穩壓電源提供點產生電壓被拉低的擾動。該擾動在直流穩壓電源中被稱之為同步開關噪聲（SSN，Simultaneous Switching Noise；SSO，Simultaneous Switching Output Noise）或Delta I噪聲。
在時間T3，關閉PMOS管，這一動作不會導致脈沖噪聲的產生，因為在此之前PMOS管一直處于打開狀態且沒有電流流過的。同時打開NMOS管，這時傳輸線、地平面、封裝電感Lg以及NMOS管形成一回路，有瞬間電流流過開關B，這樣在芯片內部的地結點處產生參考電平點被抬高的擾動。該擾動在直流穩壓電源系統中被稱之為地彈噪聲（Ground Bounce，我個人讀著地tan）。
實際直流穩壓電源系統中存在芯片引腳、PCB走線、直流穩壓電源層、底層等任何互聯機都存在一定電感值，因此上面就IC級分析的SSN和地彈噪聲在進行Board Level分析時，以同樣的方式存在，而不僅僅局限于芯片內部。就整個直流穩壓電源分布系統來說（Power Distribute System）來說，這就是所謂的直流穩壓電源電壓塌陷噪聲。因為芯片輸出的開關操作以及芯片內部的操作，需要瞬時的從直流穩壓電源抽取較大的電流，而直流穩壓電源特性來說不能快速響應該電流變化，高速開關直流穩壓電源開關頻率也僅有MHz量級。為了保證芯片附近直流穩壓電源在線的電壓不至于因為SSN和地彈噪聲降低超過器件手冊規定的容限，這就需要在芯片附近為高速電流需求提供一個儲能直流穩壓電源電容，這就是我們所要的退耦直流穩壓電源電容。
所以直流穩壓電源電容重要分布參數的有三個：等效串聯電阻ESR 等效串聯電感ESL 、等效并聯電阻EPR Rp 。其中最重要的是ESR、 ESL，實際在分析直流穩壓電源電容模型的時候一般只用RLC簡化模型，即分析直流穩壓電源電容的C、ESR、ESL。因為寄生參數的影響，尤其是ESL的影響，實際直流穩壓電源電容的頻率特性表現出阻抗和頻率成“V”字形的曲線，低頻時隨頻率的升高，直流穩壓電源電容阻抗降低；當到最低點時，直流穩壓電源電容阻抗等于ESR；之后隨頻率的升高，阻抗增加，表現出電感特性（歸功于ESL）。因此對直流穩壓電源電容的選擇需要考慮的不僅僅是容值，還需要綜合考慮其他因素。
所有考慮的出發點都是為了降低直流穩壓電源地之間的感抗（滿足直流穩壓電源最大容抗的條件下），在有瞬時大電流流過直流穩壓電源系統時，不至于產生大的噪聲干擾芯片的直流穩壓電源地引腳。
直流穩壓電源電容的頻率特性
當頻率很高時，直流穩壓電源電容不再被當做集總參數看待，寄生參數的影響不可忽略。寄生參數包括Rs，等效串聯電阻（ESR）和Ls等效串聯電感（ESL）。直流穩壓電源電容器實際等效直流穩壓電源電路如圖1所示，其中C為靜直流穩壓電源電容，1Rp為泄漏電阻，也稱為絕緣電阻，值越大（通常在GΩ級以上），漏電越小，性能也就越可靠。因為Pp通常很大（GΩ級以上），所以在實際應用中可以忽略，Cda和Rda分別為介質吸收直流穩壓電源電容和介質吸收電阻。介質吸收是一種有滯后性質的內部電荷分布，它使快速放電后處于開路狀態的直流穩壓電源電容器恢復一部分電荷。
ESR和ESL對直流穩壓電源電容的高頻特性影響最大，所以常用如圖1（b）所示的串聯RLC簡化模型，可以計算出諧振頻率和等效阻抗：
圖1 去耦直流穩壓電源電容模型圖
直流穩壓電源電容器串聯RLC模型的頻域阻抗圖如圖2所示，直流穩壓電源電容器在諧振頻率以下表現為容性；在諧振頻率以上時表現為感性，此時的直流穩壓電源電容器的去耦作用逐漸減弱。同時還發現，直流穩壓電源電容器的等效阻抗隨著頻率的增大先減小后增大，等效阻抗最小值為發生在串聯諧振頻率處的ESR。
圖2 直流穩壓電源電容器串聯RLC模型的頻域阻抗圖
由諧振頻率式（4－8）可得出，容值大小和ESL值的變化都會影響直流穩壓電源電容器的諧振頻率，如圖3所示。由于直流穩壓電源電容在諧振點的阻抗最低，所以設計時盡量選用fR和實際工作頻率相近的直流穩壓電源電容。在工作頻率變化范圍很大的環境中，可以同時考慮一些fR較小的大直流穩壓電源電容與fR較大的小直流穩壓電源電容混合使用。
二、直流穩壓電源電容的工作原理、分類選擇與應用
話說直流穩壓電源電容之一：直流穩壓電源電容的作用
作為無源元件之一的直流穩壓電源電容，其作用不外乎以下幾種：
1、應用于直流穩壓電源電路，實現旁路、去藕、濾波和儲能的作用。下面分類詳述之：
1）旁路
旁路直流穩壓電源電容是為本地器件提供能量的儲能器件，它能使穩壓器的輸出均勻化，降低負載需求。 就像小型可充電電池樣，旁路直流穩壓電源電容能夠被充電，并向器件進行放電。 為盡量減少阻抗，旁路直流穩壓電源電容要盡量靠近負載器件的供電直流穩壓電源管腳和地管腳。 這能夠很好地防止輸入值過大而導致的地電位抬高和噪聲。地彈是地連接處在通過大電流毛刺時的電壓降。
2）去藕
去藕，又稱解藕。 從直流穩壓電源電路來說， 總是可以區分為驅動的源和被驅動的負載。如果負載直流穩壓電源電容比較大， 驅動直流穩壓電源電路要把直流穩壓電源電容充電、放電， 才能完成信號的跳變，在上升沿比較陡峭的時候， 電流比較大， 這樣驅動的電流就會吸收很大的直流穩壓電源電流，由于直流穩壓電源電路中的電感，電阻（特別是芯片管腳上的電感，會產生反彈），這種電流相對于正常情況來說實際上就是一種噪聲，會影響前級的正常工作，這就是所謂的“耦合”。
去藕直流穩壓電源電容就是起到一個“電池”的作用，滿足驅動直流穩壓電源電路電流的變化，避免相互間的耦合干擾。將旁路直流穩壓電源電容和去藕直流穩壓電源電容結合起來將更容易理解。旁路直流穩壓電源電容實際也是去藕合的，只是旁路直流穩壓電源電容一般是指高頻旁路，也就是給高頻的開關噪聲高一條低阻抗泄防途徑。高頻旁路直流穩壓電源電容一般比較小，根據諧振頻率一般取0.1μF、0.01μF 等；而去耦合直流穩壓電源電容的容量一般較大，可能是10μF 或者更大，依據直流穩壓電源電路中分布參數、以及驅動電流的變化大小來確定。
旁路是把輸入信號中的干擾作為濾除對象，而去耦是把輸出信號的干擾作為濾除對象，防止干擾信號返回直流穩壓電源。這應該是他們的本質區別。
3）濾波
從理論上（即假設直流穩壓電源電容為純直流穩壓電源電容）說，直流穩壓電源電容越大，阻抗越小，通過的頻率也越高。但實際上超過1μF 的直流穩壓電源電容大多為電解直流穩壓電源電容，有很大的電感成份，所以頻率高后反而阻抗會增大。有時會看到有一個直流穩壓電源電容量較大電解直流穩壓電源電容并聯了一個小直流穩壓電源電容，這時大直流穩壓電源電容通低頻，小直流穩壓電源電容通高頻。直流穩壓電源電容的作用就是通高阻低，通高頻阻低頻。直流穩壓電源電容越小低頻越容易通過，直流穩壓電源電容越大高頻越容易通過。具體用在濾波中，大直流穩壓電源電容（1000μF）濾低頻，小直流穩壓電源電容（20pF）濾高頻。曾有網友形象地將濾波直流穩壓電源電容比作“水塘”。由于直流穩壓電源電容的兩端電壓不會突變，由此可知，信號頻率越高則衰減越大，可很形象的說直流穩壓電源電容像個水塘，不會因幾滴水的加入或蒸發而引起水量的變化。它把電壓的變動轉化為電流的變化，頻率越高，峰值電流就越大，從而緩沖了電壓。濾波就是充電，放電的過程。
4）儲能
儲能型直流穩壓電源電容器通過整流器收集電荷，并將存儲的能量通過變換器引線傳送至直流穩壓電源的輸出端。 電壓額定值為40～450VDC、直流穩壓電源電容值在220～150 000μF 之間的鋁電解直流穩壓電源電容器（如EPCOS 公司的 B43504 或B43505）是較為常用的。根據不同的直流穩壓電源要求，器件有時會采用串聯、并聯或其組合的形式， 對于功率級超過10KW 的直流穩壓電源，通常采用體積較大的罐形螺旋端子直流穩壓電源電容器。
2、應用于信號直流穩壓電源電路，主要完成耦合、振蕩/同步及時間常數的作用：
1）耦合
舉個例子來講，晶體管放大器發射極有一個自給偏壓電阻，它同時又使信號產生壓降反饋到輸入端形成了輸入輸出信號耦合， 這個電阻就是產生了耦合的元件，如果在這個電阻兩端并聯一個直流穩壓電源電容， 由于適當容量的直流穩壓電源電容器對交流信號 較小的阻抗，這樣就減小了電阻產生的耦合效應，故稱此直流穩壓電源電容為去耦直流穩壓電源電容。
2）振蕩/同步
包括RC、LC 振蕩器及晶體的負載直流穩壓電源電容都屬于這一范疇。
3）時間常數
這就是常見的 R、C 串聯構成的積分直流穩壓電源電路。當輸入信號電壓加在輸入端時，直流穩壓電源電容（C）上的電壓逐漸上升。而其充電電流則隨著電壓的上升而減小。電流通過電阻（R）、直流穩壓電源電容（C）的特性通過下面的公式描述：
i = （V / R）e - （t / CR）
話說直流穩壓電源電容之二：直流穩壓電源電容的選擇
通常，應該如何為我們的直流穩壓電源電路選擇一顆合適的直流穩壓電源電容呢？筆者認為，應基于以 下幾點考慮：
1、靜直流穩壓電源電容量；
2、額定耐壓；
3、容值誤差；
4、直流偏壓下的直流穩壓電源電容變化量；
5、噪聲等級；
6、直流穩壓電源電容的類型；
7、直流穩壓電源電容的規格。
那么，是否有捷徑可尋呢？其實，直流穩壓電源電容作為器件的外圍元件，幾乎每個器件的 Datasheet 或者 Solutions，都比較明確地指明了外圍元件的選擇參數，也就是說，據此可以獲得基本的器件選擇要求，然后再進一步完善細化之。其實選用直流穩壓電源電容時不僅僅是只看容量和封裝，具體要看產品所使用環境，特殊的直流穩壓電源電路必須用特殊的直流穩壓電源電容。
下面是 chip capacitor 根據電介質的介電常數分類， 介電常數直接影響電
路的穩定性。
NP0 or CH （K 《 150）： 電氣性能最穩定，基本上不隨溫度﹑電壓與時間的改變而改變，適用于對穩定性要求高的高頻直流穩壓電源電路。鑒于K 值較小，所以在0402、0603、0805 封裝下很難有大容量的直流穩壓電源電容。如 0603 一般最大的 10nF以下。X7R or YB （2000 《 K 《 4000）： 電氣性能較穩定，在溫度﹑電壓與時間改變時性能的變化并不顯著（？C 《 ±10%）。適用于隔直、偶合、旁路與對容量穩定性要求不太高的全頻鑒直流穩壓電源電路。Y5V or YF（K 》 15000）： 容量穩定性較 X7R 差（？C 《 +20% ～ -80%），容量﹑損耗對溫度、電壓等測試條件較敏感，但由于其K 值較大，所以適用于一些容值要求較高的場合。
話說直流穩壓電源電容之三：直流穩壓電源電容的分類
直流穩壓電源電容的分類方式及種類很多，基于直流穩壓電源電容的材料特性，其可分為以下幾大類：
1、鋁電解直流穩壓電源電容
直流穩壓電源電容容量范圍為0.1μF ～ 22000μF，高脈動電流、長壽命、大容量的不二之選，廣泛應用于直流穩壓電源濾波、解藕等場合。
2、薄膜直流穩壓電源電容
直流穩壓電源電容容量范圍為0.1pF ～ 10μF，具有較小公差、較高容量穩定性及極低的壓電效應，因此是X、Y 安全直流穩壓電源電容、EMI/EMC 的首選。
3、鉭直流穩壓電源電容
直流穩壓電源電容容量范圍為2.2μF ～ 560μF，低等效串聯電阻（ESR）、低等效串聯 電感（ESL）。脈動吸收、瞬態響應及噪聲抑制都優于鋁電解直流穩壓電源電容，是高穩定直流穩壓電源的理想選擇。
4、陶瓷直流穩壓電源電容
直流穩壓電源電容容量范圍為0.5pF ～ 100μF，獨特的材料和薄膜技術的結晶，迎合了當今“更輕、更薄、更節能“的設計理念。
5、超級直流穩壓電源電容
直流穩壓電源電容容量范圍為0.022F ～ 70F，極高的容值，因此又稱做“金直流穩壓電源電容”或者“法拉直流穩壓電源電容”。主要特點是：超高容值、良好的充/放電特性，適合于電能存儲 和直流穩壓電源備份。缺點是耐壓較低，工作溫度范圍較窄。
話說直流穩壓電源電容之四：多層陶瓷直流穩壓電源電容（MLCC）
對于直流穩壓電源電容而言，小型化和高容量是永恒不變的發展趨勢。其中，要數多層陶瓷直流穩壓電源電容（MLCC）的發展最快。
多層陶瓷直流穩壓電源電容在便攜產品中廣泛應用極為廣泛，但近年來數字產品的技術進步對其提出了新要求。例如，手機要求更高的傳輸速率和更高的性能；基帶處理器要求高速度、低電壓；LCD 模塊要求低厚度（0.5mm）、大容量直流穩壓電源電容。 而汽車環境的苛刻性對多層陶瓷直流穩壓電源電容更有特殊的要求：首先是耐高溫，放置于其中的多層陶瓷直流穩壓電源電容必須能滿足150℃ 的工作溫度；其次是在電池直流穩壓電源電路上需要短路失效保護設計。
也就是說，小型化、高速度和高性能、耐高溫條件、高可靠性已成為陶瓷直流穩壓電源電容的關鍵特性。
陶瓷直流穩壓電源電容的容量隨直流偏置電壓的變化而變化。直流偏置電壓降低了介電常數， 因此需要從材料方面，降低介電常數對電壓的依賴，優化直流偏置電壓特性。
應用中較為常見的是 X7R（X5R）類多層陶瓷直流穩壓電源電容， 它的容量主要集中在1000pF 以上，該類直流穩壓電源電容器主要性能指標是等效串聯電阻（ESR），在高波紋電 流的直流穩壓電源去耦、濾波及低頻信號耦合直流穩壓電源電路的低功耗表現比較突出。
另一類多層陶瓷直流穩壓電源電容是 C0G 類，它的容量多在 1000pF 以下， 該類直流穩壓電源電容器主要性能指標是損耗角正切值 tgδ（DF）。傳統的貴金屬電極（NME）的 C0G 產品 DF 值范圍是 （2.0 ～ 8.0） × 10-4，而技術創新型賤金屬電極（BME）的C0G 產品 DF 值范圍為 （1.0 ～ 2.5） × 10-4， 約是前者的 31 ～ 50%。 該 類產品在載有 T/R 模塊直流穩壓電源電路的 GSM、CDMA、無繩電話、藍牙、GPS 系統中低功耗特性較為顯著。較多用于各種高頻直流穩壓電源電路，如振蕩/同步器、定時器直流穩壓電源電路等。
話說直流穩壓電源電容之五：鉭直流穩壓電源電容
替代電解直流穩壓電源電容的誤區通常的看法是鉭直流穩壓電源電容性能比鋁直流穩壓電源電容好，因為鉭直流穩壓電源電容的介質為陽極氧化后生成 的五氧化二鉭，它的介電能力（通常用ε 表示）比鋁直流穩壓電源電容的三氧化二鋁介質要高。
因此在同樣容量的情況下，鉭直流穩壓電源電容的體積能比鋁直流穩壓電源電容做得更小。（電解直流穩壓電源電容的電 容量取決于介質的介電能力和體積，在容量一定的情況下，介電能力越高，體積 就可以做得越小，反之，體積就需要做得越大）再加上鉭的性質比較穩定，所以 通常認為鉭直流穩壓電源電容性能比鋁直流穩壓電源電容好。
但這種憑陽極判斷直流穩壓電源電容性能的方法已經過時了，目前決定電解直流穩壓電源電容性能的關 鍵并不在于陽極，而在于電解質，也就是陰極。因為不同的陰極和不同的陽極可 以組合成不同種類的電解直流穩壓電源電容，其性能也大不相同。采用同一種陽極的直流穩壓電源電容由于 電解質的不同，性能可以差距很大，總之陽極對于直流穩壓電源電容性能的影響遠遠小于陰極。 還有一種看法是認為鉭直流穩壓電源電容比鋁直流穩壓電源電容性能好，主要是由于鉭加上二氧化錳陰 極助威后才有明顯好于鋁電解液直流穩壓電源電容的表現。如果把鋁電解液直流穩壓電源電容的陰極更換為 二氧化錳， 那么它的性能其實也能提升不少。
可以肯定，ESR 是衡量一個直流穩壓電源電容特性的主要參數之一。 但是，選擇直流穩壓電源電容，應避免 ESR 越低越好，品質越高越好等誤區。衡量一個產品，一定要全方位、 多角度的去考慮，切不可把直流穩壓電源電容的作用有意無意的夸大。
---以上引用了部分網友的經驗總結。
普通電解直流穩壓電源電容的結構是陽極和陰極和電解質，陽極是鈍化鋁，陰極是純鋁， 所以關鍵是在陽極和電解質。陽極的好壞關系著耐壓電介系數等問題。
一般來說，鉭電解直流穩壓電源電容的ESR 要比同等容量同等耐壓的鋁電解直流穩壓電源電容小很多， 高頻性能更好。如果那個直流穩壓電源電容是用在濾波器直流穩壓電源電路（比如中心為50Hz 的帶通濾波益。然而，這需要你在PCB 面積、器件數目與成本之間尋求折衷。
話說直流穩壓電源電容之六：電解直流穩壓電源電容的電參數
這里的電解直流穩壓電源電容器主要指鋁電解直流穩壓電源電容器，其基本的電參數包括下列五點：
1、直流穩壓電源電容值
電解直流穩壓電源電容器的容值，取決于在交流電壓下工作時所呈現的阻抗。因此容值， 也就是交流直流穩壓電源電容值，隨著工作頻率、電壓以及測量方法的變化而變化。在標準 JISC 5102 規定：鋁電解直流穩壓電源電容的直流穩壓電源電容量的測量條件是在頻率為 120Hz，最大交 流電壓為 0.5Vrms，DC bias 電壓為1.5 ～ 2.0V 的條件下進行?？梢詳嘌裕?鋁電解直流穩壓電源電容器的容量隨頻率的增加而減小。
2、損耗角正切值 Tan δ
在直流穩壓電源電容器的等效直流穩壓電源電路中，串聯等效電阻 ESR 同容抗 1/ωC 之比稱之為 Tan δ， 這里的 ESR 是在 120Hz 下計算獲得的值。顯然，Tan δ 隨著測量頻率 的增加而變大，隨測量溫度的下降而增大。
3、阻抗 Z
在特定的頻率下，阻礙交流電流通過的電阻即為所謂的阻抗（Z）。它與電 容等效直流穩壓電源電路中的直流穩壓電源電容值、電感值密切相關，且與 ESR 也有關系。
Z = √ ［ESR2 + （XL - XC）2 ］
式中，XC = 1 / ωC = 1 / 2πfC
XL = ωL = 2πfL
直流穩壓電源電容的容抗（XC）在低頻率范圍內隨著頻率的增加逐步減小，頻率繼續增加 達到中頻范圍時電抗（XL）降至 ESR 的值。當頻率達到高頻范圍時感抗（XL） 變為主導，所以阻抗是隨著頻率的增加而增加。
4、漏電流
直流穩壓電源電容器的介質對直流電流具有很大的阻礙作用。然而，由于鋁氧化膜介質上 浸有電解液，在施加電壓時，重新形成的以及修復氧化膜的時候會產生一種很小 的稱之為漏電流的電流。通常，漏電流會隨著溫度和電壓的升高而增大。
5、紋波電流和紋波電壓
在一些資料中將此二者稱做“漣波電流”和“漣波電壓”，其實就是 ripple current，ripple voltage。 含義即為直流穩壓電源電容器所能耐受紋波電流/電壓值。 它們和ESR 之間的關系密切，可以用下面的式子表示：
Urms = Irms × R
式中，Vrms 表示紋波電壓
Irms 表示紋波電流
R 表示直流穩壓電源電容的 ESR
由上可見，當紋波電流增大的時候，即使在 ESR 保持不變的情況下，漣波電壓也會成倍提高。換言之，當紋波電壓增大時，紋波電流也隨之增大，這也是要求直流穩壓電源電容具備更低 ESR 值的原因。疊加入紋波電流后，由于直流穩壓電源電容內部的等效串連電阻（ESR）引起發熱，從而影響到直流穩壓電源電容器的使用壽命。一般的，紋波電流與 頻率成正比，因此低頻時紋波電流也比較低。
話說直流穩壓電源電容之七：直流穩壓電源電容器參數的基本公式
1、容量（法拉）
英制： C = （ 0.224 × K · A） / TD
公制： C = （ 0.0884 × K · A） / TD
2、直流穩壓電源電容器中存儲的能量
E = 1/2 CV2
3、直流穩壓電源電容器的線性充電量
I = C （dV/dt）
4、直流穩壓電源電容的總阻抗（歐姆）
Z = √ ［ RS
2 + （XC – XL）2 ］
5、容性電抗（歐姆）
XC = 1/（2πfC）
6、相位角 Ф
理想直流穩壓電源電容器：超前當前電壓 90o
理想電感器：滯后當前電壓 90o
理想電阻器：與當前電壓的相位相同
7、耗散系數 （%）
D.F. = tan δ （損耗角）
= ESR / XC
= （2πfC）（ESR）
8、品質因素
Q = cotan δ = 1/ DF
9、等效串聯電阻ESR（歐姆）
ESR = （DF） XC = DF/ 2πfC
10、功率消耗
Power Loss = （2πfCV2） （DF）
11、功率因數
PF = sin δ （loss angle） – cos Ф （相位角）
12、均方根
rms = 0.707 × Vp
13、千伏安KVA （千瓦）
KVA = 2πfCV2 × 10-3
14、直流穩壓電源電容器的溫度系數
T.C. = ［ （Ct – C25） / C25 （Tt – 25） ］ × 106
15、容量損耗（%）
CD = ［ （C1 – C2） / C1 ］ × 100
16、陶瓷直流穩壓電源電容的可靠性
L0 / Lt = （Vt / V0） X （Tt / T0）Y
17、串聯時的容值
n 個直流穩壓電源電容串聯：1/CT = 1/C1 + 1/C2 + ，，。 + 1/Cn
兩個直流穩壓電源電容串聯：CT = C1 · C2 / （C1 + C2）
18、并聯時的容值
CT = C1 + C2 + ，，。 + Cn
19、重復次數（Againg Rate）
A.R. = % △C / decade of time
上述公式中的符號說明如下：
K = 介電常數
A = 面積
TD = 絕緣層厚度
V = 電壓
t = 時間
RS = 串聯電阻
f = 頻率
L = 電感感性系數
δ = 損耗角
Ф = 相位角
L0 = 使用壽命
Lt = 試驗壽命
Vt = 測試電壓
V0 = 工作電壓
Tt = 測試溫度
T0 = 工作溫度
X ， Y = 電壓與溫度的效應指數。
話說直流穩壓電源電容之八：直流穩壓電源輸入端的X，Y 安全直流穩壓電源電容
在交流直流穩壓電源輸入端，一般需要增加三個直流穩壓電源電容來抑制EMI 傳導干擾。交流直流穩壓電源的輸入一般可分為三根線：火線（L）/零線（N）/地線（G）。在火線和地線之間及在零線和地線之間并接的直流穩壓電源電容，一般稱之為Y 直流穩壓電源電容。這兩個Y直流穩壓電源電容連接的位置比較關鍵，必須需要符合相關安全標準，以防引起電子設備漏電或機殼帶電，容易危及人身安全及生命，所以它們都屬于安全直流穩壓電源電容，要求直流穩壓電源電容值不能偏大，而耐壓必須較高。一般地，工作在亞熱帶的機器，要求對地漏電電流不能超0.7mA；工作在溫帶機器，要求對地漏電電流不能超過0.35mA。因此，Y 直流穩壓電源電容的總容量一般都不能超過4700pF。
特別提示：Y 直流穩壓電源電容為安全直流穩壓電源電容，必須取得安全檢測機構的認證。Y 直流穩壓電源電容的耐壓一般都標有安全認證標志和AC250V 或AC275V 字樣，但其真正的直流耐壓高達5000V 以上。因此，Y 直流穩壓電源電容不能隨意使用標稱耐壓AC250V，或DC400V之類的普通直流穩壓電源電容來代用。
在火線和零線抑制之間并聯的直流穩壓電源電容，一般稱之為X 直流穩壓電源電容。由于這個直流穩壓電源電容連接的位置也比較關鍵，同樣需要符合安全標準。因此，X 直流穩壓電源電容同樣也屬于安全直流穩壓電源電容之一。X 直流穩壓電源電容的容值允許比Y 直流穩壓電源電容大，但必須在X 直流穩壓電源電容的兩端并聯一個安全電阻，用于防止直流穩壓電源線拔插時，由于該直流穩壓電源電容的充放電過程而致直流穩壓電源線插頭長時間帶電。安全標準規定，當正在工作之中的機器直流穩壓電源線被拔掉時，在兩秒鐘內，直流穩壓電源線插頭兩端帶電的電壓（或對地電位）必須小于原來額定工作電壓的30%。同理，X 直流穩壓電源電容也是安全直流穩壓電源電容，必須取得安全檢測機構的認證。X 直流穩壓電源電容的耐壓一般都標有安全認證標志和AC250V 或AC275V 字樣，但其真正的直流耐壓高達2000V 以上，使用的時候不要隨意使用標稱耐壓AC250V，或DC400V 之類的普通直流穩壓電源電容來代用。
X 直流穩壓電源電容一般都選用紋波電流比較大的聚脂薄膜類直流穩壓電源電容，這種直流穩壓電源電容體積一般都很大，但其允許瞬間充放電的電流也很大，而其內阻相應較小。普通直流穩壓電源電容紋波電流的指標都很低，動態內阻較高。用普通直流穩壓電源電容代替X 直流穩壓電源電容，除了耐壓條件不能 滿足以外，一般紋波電流指標也是難以滿足要求的。
實際上，僅僅依賴于Y 直流穩壓電源電容和X 直流穩壓電源電容來完全濾除掉傳導干擾信號是不太可能的。因為干擾信號的頻譜非常寬，基本覆蓋了幾十KHz 到幾百MHz，甚至上千MHz 的頻率范圍。通常，對低端干擾信號的濾除需要很大容量的濾波直流穩壓電源電容，但受到安全條件的限制，Y 直流穩壓電源電容和X 直流穩壓電源電容的容量都不能用大；對高端干擾信號的濾除，大容量直流穩壓電源電容的濾波性能又極差，特別是聚脂薄膜直流穩壓電源電容的高頻性能一般都比較差，因為它是用卷繞工藝生產的，并且聚脂薄膜介質高頻響應特性與陶瓷或云母相比相差很遠，一般聚脂薄膜介質都具有吸附效應，它會降低直流穩壓電源電容器的工作頻率，聚脂薄膜直流穩壓電源電容工作頻率范圍大約都在1MHz 左右，超過1MHz 其阻抗將顯著增加。 因此，為抑制電子設備產生的傳導干擾，除了選用Y 直流穩壓電源電容和X 直流穩壓電源電容之外，還要同時選用多個類型的電感濾波器，組合起來一起濾除干擾。電感濾波器多屬于低通濾波器，但電感濾波器也有很多規格類型，例如有：差模、共模，以及高頻、低頻等。每種電感主要都是針對某一小段頻率的干擾信號濾除而起作用，對其它頻率的干擾信號的濾除效果不大。通常，電感量很大的電感，其線圈匝數較多，那么電感的分布直流穩壓電源電容也很大。高頻干擾信號將通過分布直流穩壓電源電容旁路掉。而且，導磁率很高的磁芯，其工作頻率則較低。目前，大量使用的電感濾波器磁芯的工作頻率大多數都在75MHz 以下。對于工作頻率要求比較高的場合，必須選用高頻環形磁芯，高頻環形磁芯導磁率一般都不高，但漏感特別小，比如，非晶合金磁芯，坡莫合金等。
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