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貼片電容容量估算、檢測和代換
貼片電容是電路板上應用數量較多的一種元件,形狀為矩形,有黃色、青色、青灰色,以半透明淺黃色者為常見(系高溫燒結而成的陶瓷電容,無法印出標識)。小容量(皮發級)電容體上一般無標識,微發級電容才有標識(應用不多,容量稍大的電容,使用帶引線的插孔電容)。變頻器生產廠家在電路板上標注的元件序列號為C(如C1、C47等),由于變頻器實際電路板的元件安裝緊湊,一般只標注序號,而不標出容量值。貼片電容的基本參數有電容量、工作電壓、漏電流值、誤差等,用于小信號電路的供電電壓一般為15V以下,如MCU主板的供電為5V,所以實際應用中,僅需注意第一個參數電容量和尺寸(便于安裝)就可以了。
圖1 貼片電容外形圖
應用于變頻器電路的貼片電容,主要有無極性小容量貼片電容(用于IC小信號濾波,抑制振鈴)、有極性貼片鉭電容(為電解電容的一種,用于電源輸出端的濾波)兩種,耐壓在63V以下。容量在10微法級和高耐壓電容,往往采用普通電容器。
1、無標識貼片電容的容量估算、檢測和代換
1)用于開關電源電路的供電輸出端及IC電路的供電輸入端的貼片電容,見上圖電路左側元件圖示。
在供電輸出端,與(濾波)電解電容并聯在一起。因電解電容系導電極板和絕緣介質卷繞在一起,具有“電感效應”,高頻濾波效果差。并聯小容量電容,濾除整流后的高頻紋波成分。電路中IC的供電端,也都加有高頻濾波電容,以吸收(可能存在由引線形成的寄生電感或由某種干擾帶來的)電源擾動。此類電容的電容量一般為0.01~0.1μF左右。該類電容對容量要求并不嚴格,故障率也比較低。如檢查發現有損壞,換用0.01~0.1μF范圍內的電容都是可以的。
2)信號通路中的低通濾波器用到的貼片電容。低通濾波器電路,用于對信號中的某一頻段內的高頻成分進行衰減和吸收,只要求其中的信號中的低頻成分(甚至直流成分)通過。變頻器的信號傳輸通路中,多用于將脈動直流信號經RC電路轉化成直流信號,因而該電路中的電容量大致在0.01~0.47μF左右,因為電阻R的作用,雖然電容量較小,但RC總的時間常數并不小,也能達到較好的濾波效果。如不好確認容量大小,可以用0.01~0.47μF以內容量的電容試驗,以經RC濾波后無明顯脈沖動成分為宜。
3)具有特定容量的貼片電容。如MCU晶振引腳的補償電容,其容量與MCU類型和晶振頻率相關,可由MCU的相關資料,和晶振元件的標注頻率值,確定該電容的容量,一般為33PF或22PF、15PF。
2、有極性(有標識)貼片電容的容量識別、檢測和代換
有極性貼片電容的外形如圖2-11中右側元件圖所示,一般有矩形貼片,圓柱形貼片兩種形式,后者的標識與形狀與普通電容器相似,易于辨識,不做討論。矩形貼片電容的顏色多為銀白色或黑色,標有橫杠的一端為正極(也可通過其在電路中的連接方式進一步判斷——帶橫杠的一端與供電電源的正極連接)。根據封裝形式不同,耐壓分為A(10V)、B(16V)、C(25V)、D(35V)四個等級,電容量多為數微法至數十微法。
貼片電容的規格型號所包含的參數一般有電容量、額定電壓、容量誤差、尺寸、封裝類型等,不同廠家皆有差異,想記住或弄明白,真是相當困難(也無必要)。
3、貼片電容的損壞現象和檢測方法
a、同一類型的電容,個頭越大或顏色越深,容量也越大。電容的容量可以用專用的電容測試儀來測定,目前一些數字萬用表,也附加此項功能。測電容量時,須將貼片電容至少脫開一端,排除外電路的影響后,再行檢測。
b、用萬用表檢測。如果在線檢測,萬用表測量得出電容兩引腳之間的的電阻值,其實是與電容相連接的外電路“綜合電阻值”,若電容處于短路或近于短路情況(電阻值極低)下,才能有所反映。將電容器脫開原電路,測量其電阻值應為無窮大。用指針表的×10k擋測量時,0.1μF左右的電容指針有跳動(充電)現象,靜止后歸于無窮大。若測得固定電阻值,說明電容損壞。
c、上電檢測,由電路判斷該點電壓低落,可能是電容漏電引起,見下圖電路示例。這也是一個比較好的方法。
如下圖6所示電路中,測量a點電壓正常值應為R221、R22對3V供電的分壓值1.5V,若測量電壓值高于1.5V,可能系電容C112漏電損壞所致;測b點電壓正常值應為3V,若低于3V,可能系電容C56漏電損壞所致。
圖2 電壓漏電引起A點電壓降低
進一步,可將C112或C56焊脫電路,對其引腳電阻值進行測量驗證。
當貼片電容損壞時,也同確定貼片電阻的阻值一樣,可參考同類電路,測出好的電容元件的電容量,來確定故障電容的參數。如晶振引腳電容壞掉一只,測另一腳電容元件的電容量即可,兩只電容的容量是一樣的。
故障電容的代換:貼片電容的故障率較低,各種規格的貼片電容都要備件,顯然不是現實的。偶爾發現損壞元件時,用普通的同容量瓷片或絳綸電容來代換,是完全可以的,注意引線盡量要短,焊接質量要好。