在现代电子设备中，电路板是支撑和连接各种电子元器件的核心部件，而电源设计则是保障电路板稳定工作的基石。在电路板电源设计中，电容器发挥着举足轻重的作用，它不仅能够储存电荷，平滑电源输出的波动，还能滤除电路中的噪声和干扰，确保电子设备的正常运行。

电容器符号

下面先介绍一下电容的几个重要参数。

C：电容值。一般在1kHz、1V等效交流电压、0V直流偏置电压下测量。然而，电容测量可能有许多不同的环境。电容值C本身会随着环境的变化而变化。

ESL：电容器等效串联电感。引脚是电感。我们需要在频率较高的情况下考虑。

ESR：电容器等效串联电阻。当电容器工作在谐振频率时，电容器的电容和电感相等。这样，等效地形成了电阻ESR。 

电容器类型

铝电容器

它们是通过对铝箔进行氧化，然后夹上绝缘层，然后将其浸入电解液中而制成的。电容器的充电和放电依赖于化学反应。它对信号的响应速度受到电解质中带电离子的移动速度的限制。一般用于低频（1M以下）的滤波场合。ESR是铝箔的电阻与电解液的等效电阻之和。通常它的电阻是比较大的。它们的电解质会逐渐挥发。它会导致电容减小或消失。随着温度升高，其挥发速度会加快。温度每升高10度，寿命就会减半。因此，铝电容器 不宜距离热源太近。

陶瓷电容器

陶瓷电容器依靠物理反应来储存电力，因此具有非常高的响应速度。由于电介质不同，它们也表现出很大的差异。最好的性能是由C0G制成的。其温度系数小。但其材料介电常数较小，因此其电容值不大。性能最差的是Z5U/Y5V材料。其介电常数较大，因此电容量可达数十微法。然而，这种材料受温度和直流偏压的影响很大。现在我们来看看C0G、X5R、Y5V这三种材质电容受环境温度和直流工作电压影响的状态。

当温度变化时，C0G的电容量不受影响。X5R不稳定。在60度时，Y5V材料的容量变为标称值的50%。

30V使用时，50V Y5V的容量为标称值的30%。陶瓷电容有一个很大的缺点，那就是易碎。因此，要避免磕碰，尽量远离电路板容易变形的地方。

钽电容

钽电容器的原理和结构类似于电池。下面是内部结构示意图：

钽电容具有体积小、容量大、速度快、ESR低等优点，价格也比较高。决定钽电容器的容量和耐压的是原材料钽粉颗粒的大小。颗粒越细，电容量就越大，而如果想要获得更大的耐压，就需要更厚的Ta2O5，这就需要使用颗粒更大的钽粉。因此，在相同体积下获得高耐压、大容量的它们是非常困难的。钽电容还需要注意的一点是，钽电容比较容易被击穿并表现出短路特性，而且抗浪涌能力较差。瞬间大电流可能会导致电容器烧毁，形成短路。因此，我们在使用超大容量钽电容时需要考虑这个因素。

串联电容器和并联电容器：电容器公式

电解电容器

电解电容器包括铝电解电容器和钽电解电容器。电解质作为电介质，通常是液态或凝胶态。具有较大的电容量和极性，通常用于高容量应用，如电源滤波。

电解电容器的工作原理基于电解质的电离现象。它由两个金属电极（通常是铝或钽）和浸泡在电解质中的绝缘介质组成。当电容器与电源连接时，电解质中的离子会在两个电极之间形成电荷分布，导致电容器存储电荷。这种电容器的一个重要特点是其极性，需要正确连接以避免损坏，因为它们使用的是液态或凝胶态的电解质。

聚合物电容器

聚合物电容器包括聚丙烯薄膜电容器（PP）、聚酯薄膜电容器（PET）、聚四氟乙烯电容器（PTFE）等。

聚合物电容器的工作原理是利用聚合物材料作为电介质。这些电容器通常使用聚丙烯、聚酯或其他有机聚合物作为电介质，并在导电层上施加金属化薄膜。当电容器与电源连接时，电介质中的极化和电荷分布会导致电容效应。这些电容器通常具有较好的稳定性和温度特性。

金属化薄膜电容器

金属化薄膜电容器使用金属薄膜作为电介质。具有稳定性高、温度特性好的特点，常用于精密测量和滤波电路中。

金属化薄膜电容器使用金属薄膜作为电介质。它们的工作原理类似于普通的固定电容器，但金属化薄膜提供了更高的稳定性和温度特性。这种电容器的导体是金属薄膜，电介质是介电材料，通常是氧化铝或多层氧化铝。

可变电容器

可变电容器也称为电容变压器，可以通过机械或电子手段调节其电容值。它通常是通过改变电容器结构或电场来调节电容值。例如，气体变容器通过调节两个电极之间的气体间隙来改变电容值。变压器电容器通过旋转可变电容器的旋钮来改变电容值。可变电容器通常用于调谐电路、调频电路以及一些射频应用中。