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内容包括电容的大致分类,电容的ESR,电容的温度特性,旁路电容与去耦电容、日本红宝石电容介绍,三端子电容器等。紫色文字是超链接,点击自动跳转至相关博文。持续更新,原创不易! 目录: 一、电容的ESR 1、关于电容ESR 2、电容ESR的测量 3、低ESR在电力控制器中的应用 1)应用场合2)快速充放电电容(低ESR)生产厂家 4、常用计算 二、电容的温度特性 1、涤纶电容与CBB电容温度特性 1)简介2)温度特性 2、陶瓷电容温度特性 1)一类等级IEC/EN 60384-8/21 和 EIA-RS-1982)二类等级参照EIA RS-198标准 3、钽电容温度特性 4、日本TAIYO轴向电容温度特性 5、塑料(麦拉)电容(MC)温度特性 6、X2电容(MKP)温度特性 1)参数说明2)尺寸选型表(MPX/MKP) 3)薄膜电容(上图)与瓷片电容、Y2电容(下图)曲线对比图 三、旁路电容与去耦电容详解 1、简述 2、旁路电容与去耦电容 3、总结 1)冲击电流的产生2)降低冲击电流影响的措施3)何为去耦电容 4)去耦电容如何取值5)去耦电容的种类6)去耦电容的放置 四、三端子电容器的优势 五、电容的大致分类 1、聚酯(涤纶)电容(CL) 2、聚苯乙烯电容(CB) 3、聚丙烯电容(CBB) 4、云母电容(CY) 5、高频瓷介电容(CC) 6、玻璃釉电容(CI) 7、铝电解电容 9、钽电解电容(CA)、铌电解电容(CN) 10、校正电容 11、薄膜介质微调电容器 12、陶瓷介质微调电容器 13、独石电容 14、MLCC电容 15、特氟龙电容 六、日本红宝石电容 1、概述 2、YXA 3、YXF 4、YXJ ------------------------------------------------------- 电容是如何工作的 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 一、电容的ESR 1、关于电容ESR 下面以 Nichicon 的两个比较好的电解电容说明,一个是 LED 灯专用超长寿电容,一个是小型开关电源用电容的指标,前者保证的 DF=0.2,后者保证的 DF=0.1,根据测试频率 120Hz 来看,电容的 Xc=1/2πfc = 28.23Ω,DF=Rs/Xc,因此对应的 ESR 就是 5.36Ω 和 2.82Ω。
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铝电解电容通常只适用于直流场合,设计工作电压至少要低于额定电压的80%。对于有浪涌防护的电路,其额定浪涌电压要高于防护器件(通常是TVS)的残压。 铝电解电容的规格书只给出了耗散因数正切角tanδ。可以根据以下公式来计算ESR:ESR = tanδ/(2πfC)。 例如:120Hz时,tanδ=16%,而C=220uF,则ESR约为965mΩ。可见铝电解电容的ESR非常大,这会导致输出电压纹波很大。因此,使用铝电解电容时,需要配合使用片状陶瓷电容,靠近DC/DC芯片放置。随着开关频率和温度的升高,ESR会下降。 铝电解电容的寿命比较短,选型需要注意。而寿命是和工作温度直接相关,规格书通常给出产品最高温度时的寿命,例如105度,寿命为2000小时。 根据经验规律,工作温度每下降10,寿命乘以2。如果产品的设计使用寿命为3年,也就是26280小时。则10*log2(26280/2000)=37.3,那么设计工作温度不能超过65度。 ------------------------------------------------------- 2、电容ESR的测量 有制式 LCR 表,可以很精确测量电容的各种参数。但如果特定针对普通电解电容,由于电解电容的 ESR 通常较大,可以用简单的方法测得较好结果,比如你说你有交流信号。不管是信号发生器还是一个工频变压器都好,反正对频率不高,ESR 较大的情况还是比较容易测得相对准确的。 首先找一个参考用电阻,大小应该比估计的 ESR 更大一些,这样方便计算,然后和电容串联接入(正弦波)交流源中,然后用万用表测电容两端电压和参考电阻两端电压,就可以求出回路电流。一个电解电容在低频时,等效为一个理想电容 C1 和 ESR 的 R1 的串联,因此可用这两个电压和已知的参考电阻大小求出 ESR。 下面以一个 47uF 电容和 3Ω 的 ESR 构成电解电容模型说明,Proteus或Multisim均可: 电子|电子元件-电容
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电容的阻抗Z=R+jX,后期计算如下,结果和预设的 3Ω 非常接近,精度很理想。 电子|电子元件-电容
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------------------------------------------------------- 3、低ESR在电力控制器中的应用 1)应用场合 低ESR电容用于配电自动化馈线终端FTU中是非常合适的选择,参看“测试相关汇总”之四、断路器分闸、合闸时间测试。多个电容 并联可以降低ESR值。 ----------------------------- 2)快速充放电电容(低ESR)生产厂家 深圳市雅达康电子科技有限公司 深圳市青佺电子有限公司 上海一点点电子科技有限公司 尼吉康 LQ快速充放电电容代售 ------------------------------------------------------- 4、常用计算 电子|电子元件-电容
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关于电容器的线性充电量详细推算见“RC电路相关计算之附录1、电容定义式与决定式”。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 二、电容的温度特性
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来源:【电容】关于电容,这篇说得太详细了_lxm920714的专栏-CSDN博客_电容csdn ------------------------------------------------------- 1、涤纶电容与CBB电容温度特性 1)简介 (1)CL是涤纶电容器,又称聚酸酯薄膜电容器。tanδ(3~7)×10^(-3)。电容量可从100pf到几百μf;工作电压从几十伏到上万伏。绝缘电阻高,耐热性好。具有自愈性和无感特性。缺点是损耗tanδ大,电参数稳定性差。 (2)CCB是聚丙烯薄膜电容器。tanδ(1~10)×10^(-4)(比CL低一个数量级)。具有优良的高频绝缘性能,电容量与损耗tanδ在很大频率范围内与频率无关,随温度变化很小,而介电强度随温度升高而有所增加,这是其他介质材料难以具备的。耐温高,吸收系数小。 (3)CL21和CBB21都是金属化电容器,优点是引出线是从喷了金属的端面引出,从而使电流通路很短,所以也称为无感电容器。 ----------------------------- 2)温度特性 CL型与CBB型电容器的温度系数大体上都为300ppm/左右,但是CL型为正温度系数,CBB型为负温度系数。CBB型电容器在温度升高40时,容量要下降12%左右。所以这两种电容器都不能制成精密电容器,最高精度只有±5%(J)。 电子|电子元件-电容
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------------------------------------------------------- 2、陶瓷电容温度特性 1)一类等级IEC/EN 60384-8/21 和 EIA-RS-198 电子|电子元件-电容
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据上表可以看出,“NP0”电容和“C0G”电容的漂移都为0,容差均为±30ppm/K;“N1500”电容和“P3K”电容的漂移均为1500ppm/K,最大容差均为±250ppm/°C。 电子|电子元件-电容
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----------------------------- 2)二类等级参照EIA RS-198标准 电子|电子元件-电容
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举列: Z5U电容工作温度范围+10 °C~+85 °C,与25°C 比较其容差+22%~-82%; X7R电容工作温度范围-55 °C~+125 °C,与25°C 比较其容差±15%; X7A电容工作温度范围-55 °C~+125 °C,与25°C 比较其容差±1%。 电子|电子元件-电容
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NP0的容值不能做的太高,目前0.1uF最大;X7R呈正负曲线形式。 -------------------------------------------------------
3、钽电容温度特性 电子|电子元件-电容
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------------------------------------------------------- 4、日本TAIYO轴向电容温度特性 电子|电子元件-电容
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比如:日本太阳诱电UP050CH105J轴向色环电容
------------------------------------------------------- 5、塑料(麦拉)电容(MC)温度特性 电子|电子元件-电容
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受温度影响小,但价格很贵,在几十元。 ------------------------------------------------------- 6、X2电容(MKP)温度特性 1)参数说明 电子|电子元件-电容
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(1)X2电容器类别,代表这是X2安规电容 (2)104K代表电容器的容量和误差 (3)MPX/MKP代表电容器型号,MKP是金属化聚丙烯膜电容器(Metalized Polypropylene Film Capacitor),即薄膜电容 (4)用三位数表示容量,前两位表示的是容量值,后一位表示的是10的指数。K代表误差为±10% (5)40/110/56/B代表气候类别,下限温度是-40,上限温度是110,稳态湿热天气为56天,B代表有焰燃烧等级 (6)不同国家的安规认证,对X2电容的额定电压要求是不一样的 CQC认证要求的额定电压是310VAC,其它国家要求为:275V、305VAC、310VAC ---------------------------- 2)尺寸选型表(MPX/MKP) 电子|电子元件-电容
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---------------------------- 3)薄膜电容(上图)与瓷片电容、Y2电容(下图)曲线对比图 电子|电子元件-电容
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实测MKP-X2 100nF电容: 电子|电子元件-电容
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引自电容器温度特性图 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 三、旁路电容与去耦电容详解 1、简述
电路来说,总是存在驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大,驱动电路要把电容充电、放电,才能完成信号的跳变,在上升沿比较陡峭的时候,电流比较大,这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流,由于电路中的电感、电阻(特别是芯片管脚上的电感,会产生反弹),这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声,会影响前级的正常工作。这就是耦合。
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2、旁路电容与去耦电容
1)去藕电容就是起到一个电池的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合
2)旁路电容实际也是去藕合的,只是旁路电容一般是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄放途径。高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般是0.1uF、0.01uF等,而去耦合电容一般比较大,是10uF或者更大,依据电路中分布参数,以及驱动电流的变化大小来确定。
3、旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源,这应该是他们的本质区别。
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去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用:一方面是本集成电路的蓄能电容,另一方面旁路掉该器件的高频噪声。
数字电路中典型的去耦电容值是0.1μF,这个电容的分布电感的典型值是5μH,0.1μF的去耦电容有5μH的分布电感,它的并行共振频率大约在7MHz左右,也就是说,对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果,对40MHz以上的噪声几乎不起作用。
0.1μF、10μF的电容,并行共振频率在20MHz以上,去除高频噪声的效果要好一些。每10片左右集成电路要加一片充放电电容,或1个蓄能电容,可选10μF左右。最好不用电解电容,电解电容是两层薄膜卷起来的,这种卷起来的结构在高频时表现为电感,要使用钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用并不严格,可按C=1/——即10MHz取0.1μF,100MHz取0.01μF。

分布电容是指由非形态电容形成的一种分布参数。一般是指在印制板或其他形态的电路形式,在线与线之间、印制板的上下层之间形成的电容。这种电容的容量很小,但可能对电路形成一定的影响。在对印制板进行设计时一定要充分考虑这种影响,尤其是在工作频率很高的时候。也成为寄生电容,制造时一定会产生,只是大小的问题。布高速PCB时,过孔可以减少板层电容,但会增加电感。分布电感是指在频率提高时,因导体自感而造成的阻抗增加。
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3、总结
旁路实际上就是给高频干扰提供一个到地的能量释放途径,不同的容值可以针对不同的频率干扰。所以一般旁路时常用一个大贴片加上一个小贴片并联使用。对于相同容量的电容的Q值我认为会影响旁路时高频干扰释放路径的阻抗,直接影响旁路的效果,对于旁路来说,希望在旁路作用时,电容的等效阻抗越小越好,这样更利于能量的泄放。
数字电路输出信号电平转换过程中会产生很大的冲击电流,在供电线和电源内阻上产生较大的压降,使供电电压产生跳变,产生阻抗噪声(亦称开关噪声),形成干扰源。
1)冲击电流的产生
(1)输出级控制正负逻辑输出的管子短时间同时导通,产生瞬态尖峰电流
(2)受负载电容影响,输出逻辑由“0”转换至“1”时,由于对负载电容的充电而产生瞬态尖峰电流。瞬态尖峰电流可达50mA,动作时间大约几ns至几十ns
2)降低冲击电流影响的措施
1)降低供电电源内阻和供电线阻抗
2)匹配去耦电容
3)何为去耦电容
在IC(或电路)电源线端和地线端加接的电容称为去耦电容
4)去耦电容如何取值
去耦电容取值一般为0.01uF~0.1uF,频率越高,去耦电容值越小
5)去耦电容的种类
独石玻璃釉瓷片钽
6)去耦电容的放置
去耦电容应放置于电源入口处,连线应尽可能短。
有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件,以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地。
------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 四、三端子电容器的优势 电容分为电解电容、陶瓷电容、钽电容等。陶瓷电容在移动智能产品中使用广泛,其中又分为三端子电容和两端子电容,三端子电容高频特性好。 下图是两端子电容和三端子电容的实物对比图 电子|电子元件-电容
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理想的电容,随着频率的增加,阻抗越来越低。见下图的阻抗频率曲线。 电子|电子元件-电容
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然而实际电容是有寄生参数的,下图是电容的简化等效模型,由于串联等效电阻ESR和串联等效电感ESL的存在,使得电容的阻抗频率特性产生了巨大变化。 电子|电子元件-电容
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下图是实际电容的阻抗频率特性,我们可以看到在低频段,电容起主导作用,阻抗随着频率增加而降低,然而高频段是电感起主导作用,阻抗随着频率增加而增加,这部分正是我们不希望看到的。 电子|电子元件-电容
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所谓的三端子电容高频特性好,就是它的ESL低。 我们对比下22uf的两端子电容和三端子电容的阻抗差异。可以看到两端子电容在1.05Mhz 处阻抗大约3mΩ,三端子电容谐振频率高一些,在3Mhz处阻抗只有大约2mΩ;最主要的高频部分,两端子电容在1Ghz处甚至超过了1Ω,而三端子电容只有110mΩ。三端子电容完胜! 电子|电子元件-电容
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为什么三端子电容的高频特性好呢?同样的问题:为什么三端子电容的ESL小? 那是因为三端子电容结构特殊,缩短了电流路径,使得ESL具有并联的特性,进而减小了ESL,使得高频特性好。 电子|电子元件-电容
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三端子电容的高频特性好,封装也好,但价格却很高。本部分内容来自:www.dianyuan.com/eestar/article-1559.html。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 五、电容的大致分类 1、聚酯(涤纶)电容(CL)
电容量:40p~4uF
额定电压:63~630V
主要特点:小体积,大容量,耐热耐湿,稳定性差
应用:对稳定性和损耗要求不高的低频电路
常见涤纶电容器耐压的标注是采用一个数字和一个字母组合而成。数字表示10的幂指数,字母表示数值,单位是V(伏)。
字母=数值,如下所示:
A=1.0 B=1.25 C=1.6 D=2.0 E=2.5 F=3.15 G=4.0 H=5.0 J=6.3 K=8.0 Z=9.0
例:2A代表 1.0*10^2=100V ;1J代表 6.3*10^1=63V
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2、聚苯乙烯电容(CB)
电容量:10p~1uF
额定电压:100V~30KV
主要特点:稳定,低损耗,体积较大
应用:对稳定性和损耗要求较高的电路
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3、聚丙烯电容(CBB)
电容量:1000p~10uF
额定电压:63~2000V
主要特点:性能与聚苯相似但体积小,稳定性略差
应用:代替大部分聚苯或云母电容,用于要求较高的电路
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CBB22 用在直流,脉冲,高频较大电流场合,应用于要求高频率,高电流,高稳定性的电器中。 特点:金属化聚丙烯膜,环氧树脂包封,高频损耗小,绝缘性能好,自愈效果好。与CBB21相比质量更好,可以适合高电流的场合。 CBB60、61适用于频率为50HZ(60Hz)交流电源供电的单向电动机的起动和运转。 CBB81(PPS)金属化聚丙烯高压电容器 -------------------------------------------------------
4、云母电容(CY)
电容量:10p~0.1uF
额定电压:100V~7kV
主要特点:高稳定性,高可靠性,温度系数小
应用:高频振荡,脉冲等要求较高的电路
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5、高频瓷介电容(CC)
电容量:1~6800pF
额定电压:63~500V
主要特点:高频损耗小,稳定性好
应用:高频电路
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低频瓷介电容(CT)
电容量:10p~4.7uF
额定电压:50V~100V
主要特点:体积小,价廉,损耗大,稳定性差
应用:要求不高的低频电路
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6、玻璃釉电容(CI)
电容量:10p~0.1uF
额定电压:63~400V
主要特点:稳定性较好,损耗小,耐高温(200度)
应用:脉冲、耦合、旁路等电路
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7、铝电解电容
电容量:0.47~10000uF,电容的单位里uF也有写作mFB或mFD(其中mF指microFarad微法拉)
额定电压:6.3~450V
主要特点:体积小,容量大,损耗大,漏电大
应用:电源滤波,低频耦合,去耦,旁路等
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9、钽电解电容(CA)、铌电解电容(CN)
电容量:0.1~1000uF
额定电压:6.3~125V
主要特点:损耗、漏电小于铝电解电容
应用:要求高的电路中代替铝电解电容
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10、校正电容
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11、薄膜介质微调电容器
可变电容量:1~29pF
主要特点:损耗较大,体积小
应用:收录机,电子仪器等电路作电路补偿
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12、陶瓷介质微调电容器
可变电容量:0.3--22pF
主要特点:损耗较小,体积较小
应用:精密调谐的高频振荡回路
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13、独石电容
独石电容的特点:电容量大、体积小、可靠性高、电容量稳定,耐高温耐湿性好等
应用范围:广泛应用于电子精密仪器.各种小型电子设备作谐振、耦合、滤波、旁路
容量范围:0.5pF~1uF
耐压:二倍额定电压
里面说独石又叫多层瓷介电容,分两种类型,型性能挺好,但容量小,一般小于0.2uF,另一种叫II型,容量大,但性能一般
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就温漂而言:独石为正温系数+130左右,CBB为负温系数-230,用适当比例并联使用,可使温漂降到很小。
就价格而言:钽、铌电容最贵,独石、CBB较便宜,瓷片最低,但有种高频零温漂黑点瓷片稍贵。云母电容Q值较高,也稍贵。
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14、MLCC电容
MLCC(Multi-layer Ceramic Capacitors)是片式多层陶瓷电容器英文缩写。是由印好电极(内电极)的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来,经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片,再在芯片的两端封上金属层(外电极),从而形成一个类似独石的结构体,故也叫独石电容器。
比如西安市西无二电子信息集团有限公司(西安九元高压电容器厂)的CT1-100V-100nF
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电容量:1V 1kHz 25 100nF±3%
损耗角正切:1V 1kHz 25 tgδ<0.4%
温度特性:-20~+85≤±0.5%
耐电压:50Hz 400VAC@1min(空气中进行)
绝缘电阻:≥106MΩ
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15、特氟龙电容
一般在240℃~260℃之间连续使用,具有显著的热稳定性。
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【电子|电子元件-电容】六、日本红宝石电容
1、概述 日本红宝石电容(Rubycon)主要产品系列:YK系列(85度普通标准品)、YXA系列(105度高温标准品):应用于家用电器、电脑板卡、仪表、消费类电子产品等,在可靠性高的场合,宜采用YXA系列。 YXF系列(105度长寿命、低阻抗品)。 YXG(105度长寿命、高纹波品):用于开关电源作为输出滤波用,在滤波要求高的场合建议采用YXG系列,长寿命数字电能表建议采用YXF系列。ZLH系列(105度低阻抗品)、ZL(105度高纹波低阻抗品):是YXF、YXG的改进型。在耐纹波的能力上有很大的提高,特别适用军事、航天、航空等领域的开关电源中。BXA系列(105度 8000- 10000小时长寿命品)、CFX系列(105度 5000小时长寿命品):节能灯及电子镇流器专用品。USC系列(85度针脚基板自立型)、MXC系列(105度针脚基板自立型):彩电、显示器、空调等电子产品中工频电源部分滤波用。 ------------------------------------------------------- 2、YXA
形式:直插
特性:105标准品,常用品
温度:-55~105/-25~105
额定电压:6.3~250V/350~450V
静电容量:0.1~22000μf
漏电流:0.01CV或3μA
寿命:1000~3000H
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3、YXF
形式:直插
特性:105高频低阻,长寿命品.
温度:-40~105
额定电压:6.3~250V
静电容量:0.47~15000μf
漏电流:0.01CV或3μA
寿命:4000~10000H
YXA是标准品,YXF是高频低阻,YXF应用在高频电路中。 ------------------------------------------------------- 4、YXJ 105小型化高频系列:适用于开关电源、电表市场。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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