小个头也有大学问 板卡电容本质大揭秘_主板_硬件教程

  在计算机板卡上,电容是必备的电气元件,其拥有“隔直通交”的基本特性,利用这一基本特性,电容在电路中一般应用于震荡、电源和信号滤波、耦合、去耦等作用。其中这些电容大多分布在CPU插槽及主板外接电源接口附近,当然内存插槽与一些板卡插槽附近也会有电容的,这些电容的作用就是保证电源对主板相关配件的供电稳定性。 1.板卡电容“滤波”基本原理图: 小个头也有大学问板卡电容本质大揭秘 电容“隔直通交”的基本特性 小个头也有大学问板卡电容本质大揭秘 世界上没有“绝对”的直流电 2.板卡中的电容分类:   其中计算机板卡上的大多数电容属于电容分类当中的电解电容,而这些电解电容按照电解质类型又可以分为:固体聚合物电解电容(固态电容)、电解液电解电容(电解电容),还有固液混合电解电容。这里请注意一下,我们平时口头上说的的电解液电容与固态电容,其实都属于电解电容的类别,它们的阳极同样为铝,而阴极分别为电解液与固态聚合物,特别的是,某些品牌的固态电容外面包有塑料外皮(PVC薄膜)是为了更好地适应温度和降低成本,而其中不乏优秀的塑料外皮的固态电容,其电气性能甚至要比一些铝壳固态电容好的多。另外,大家青睐的钽电容也属于电解电容,与电解液电容和固态电容的区别在于钽电容的阳极为金属钽,金属钽的拥有比铝更好的介电特性,钽电容的阴极同样为固态聚合物,但是由于金属钽比铝要昂贵不少,所以在一般的板卡中很少见到钽电容。 小个头也有大学问板卡电容本质大揭秘(2) 小个头也有大学问板卡电容本质大揭秘(2) PCV包膜固态电容与铝壳固态电容   通过鉴别主板上的上述电容可以判断一款板卡的基本做工,以及厂商是否偷工减料等。小小的一颗电容其实比较便宜,但是对于大批量生产的板卡厂商来说就是一笔不小的开支,所以一些不负责任的板卡厂商就在这些电容上做文章了,特别是其中的一些厂商利用“全固电容”这个幌子来挂羊头卖狗肉。如果大家在板卡中见到所谓的“全固电容”先不要对主板好坏妄下结论,因为一些玄机就在其中。 板卡电容相关知识介绍 电容安装工艺:   我们经常听到某某电容采用贴片式或者直插式工艺,其实这都是电容在PCB板上的安装工艺技术,贴片式电容指采用SMT(Surface Mount Technology,表面贴装技术)安装工艺的电容器,贴片式器件的好处就是,可以在与板卡结合处很好地减少水汽的凝聚和灰尘的堆积,这就提高了电气元件的稳定性。其中贴片式安装的过程中需要经过高温的波峰焊工艺处理,也就是说耐温不高的电容不能采用贴片式安装。识别是否为贴片式安装只需看其底坐是否黑色橡胶就可以了。而采用直插式电容,则是通过基本安装工艺来焊接在PCB上的。因此可以这么说,贴片电容大都是高档电容,因为贴片电容耐高温能力必然强,而且使用贴片工艺生产的大多是中高端板卡;但插件电容不一定是低档货,像三洋、日本化工这些知名的顶级电容制造厂,相同类型的电容会同时生产贴片和插件两个版本,这是考虑到不同工厂设备的需要。 电容的ESR值:
  ESR含义为等效串联电阻,注意ESR与我们电路学中的容抗是两个不同的概念,单位Ω(欧姆),板卡上的电容往往ESR值都比较低,所以板卡上电容ESR的单位一般是mΩ。其物理含义是指当电流通过电容时电容器产生的电阻效应,在遇到电压变化对电容进行充放电的时候,“电阻”自身会产生一个压降,使电容两端的电压产生突然变化,直接降低电容在瞬间的滤波效果,影响整个电路的稳定性。而且ESR还必然会带来发热以及能量损耗,所以各电容器厂商都在追求尽可能低的ESR。目前来说,多数固态电解质电容器的ESR通常都比液态电解质电容器更低,不过需要明确的是,这并不是因为“固态”,而是因为物质本身。电容器的ESR和电容器的“体质”有关,即电容的极板长度、极板面积、电解质等。 电容组合方式:
  板卡上多采用并联的方式,这是因为并联多个电容可以起到加大总和容量与降低总体ESR的作用。举例来说,3个12mΩ、300μF、耐压4V的电容并联,理论上在电路中就相当于一个4mΩ、900μF、耐压4V的电容(如果两个电容的耐压值不同,那么取较小值)。板卡上也可能有将电容串联的情况,但是运用得很少,这是因为串联多个电容通常是为了起到增加总体耐压值的作用,但同时也会使总体容量降低,ESR增大。板卡并不是高耐压的场合,而在高频电路中是很忌讳大ESR的。 [NextPage] 板卡电容相关品牌介绍 蓝宝石电容:   蓝宝石(就是nichicon)在电解电容方面与红宝石齐名,目前蓝宝石固态电容也比较多见,所以我对此起了兴趣去查了一下。蓝宝石LF系列固态电容的总体性能应该是介于紫三洋SEPC系列与立隆OCR系列之间。但是蓝宝石的LE系列才是它固态中的极品,ESR达到5 mΩ,甚至还要优于紫三洋SEPC系列。另外我还有兴趣去了解了一下被一些人称为“电解液电容之王”的nichicon HZ系列的实际参数,发现其规格最高的一款,电容容量为3300μF,耐压值为6.3V,额定纹波电流4690mA,ESR仅为6.5 mΩ。而且HZ全系列ESR最高的也只有14mΩ,看来这个“王”字也不是白给的,如此性能放在固态电容中也是上品,况且其容量也不是普通固态电容可比的。 小个头也有大学问板卡电容本质大揭秘(3) 小个头也有大学问板卡电容本质大揭秘(3) 蓝宝石LF系列固态电容 红宝石系列电容:   红宝石在电容界是享有盛誉的。但红宝石的固态电容并不出名,性能也很一般,板卡上似乎也没怎么见过,但是红宝石的电解液电容可是拥有极好的口碑,特别是较高端的MBZ系列电解液电容。MCZ是红宝石电解电容中高端的型号,红宝石MCZ电解液电容曾经被升技等多家大厂用作高端产品的供电电路中,现在也能在一些高端主板中看见红宝石MCZ的身影。 小个头也有大学问板卡电容本质大揭秘(3) 小个头也有大学问板卡电容本质大揭秘(3) 可以称“王”的红宝石MCZ电解液电容 三洋OSCON电容:   首先我们来介绍著名的三洋OSCON电容,它的紫色固态电容可是一绝。紫三洋这样的固态电容优点不仅仅在于ESR低,最关键的是,它们的性能随温度变化而几乎不变。寿命方面,紫三洋的工作温度是-55度到105度,在最高工作温度105度时,它的寿命与普通电解电容并没有太大区别,为2000小时,但是每减少20度寿命提高10倍(最高寿命15年)。紫三洋也并非没有缺点,最大的缺点就是容量低,像下图中那样就不适合用在大容量要求的场合中使用(需要并联多颗,成本太高)。目前板卡中比较常见的是三洋SEPC系列的产品。 小个头也有大学问板卡电容本质大揭秘(3) 小个头也有大学问板卡电容本质大揭秘(3) 三洋SEPC铝壳固态电容与三洋系紫皮PVC固态电容 日本化工NCC电容:   日本化工电容就是我们通常所说的日化电容,是日本第一大厂日本化工的产品。日化电容的特点就是拥有很低的ESR值,这一点上可以与三洋的铝壳固态电容相媲美,其次拥有较高的容值,滤波效果非常出色。日化固态电容的顶部是采用淡蓝色的印刷,与蓝宝石(nichicon)的蓝色印刷比较接近。日化的电容相对于三洋的固态电容来说价格要低廉一些,所以给人们的错觉就是日化的电容和三洋的电容差一个档次,其实大家完全可以摒弃这个错误的观点,日化固态电容与三洋电容同样拥有极好的电气特性。 小个头也有大学问板卡电容本质大揭秘(3) 小个头也有大学问板卡电容本质大揭秘(3) 日化的铝壳固态电容 富士通电容:   富士通的R5固态电容号称军工级固态电容,采用PVC包膜,拥有高耐压、低容抗、低ESR等优良特性,经常用在服务器主板的供电稳压部分,与OSCON紫皮固态聚合物电容并驾齐驱,被许多玩家美誉为“素质最好的电容“,尽管这种说法不太科学但是仍然可以看出富士通R5固态电容的优良电气特性。 小个头也有大学问板卡电容本质大揭秘(3) 小个头也有大学问板卡电容本质大揭秘(3) 富士通铝壳固态电容和PVC包膜的R5固态电容 板卡其它方面也不能忽视:   
  电容是板卡电路中最近本的元件,其好坏与否直接影响到用户系统的稳定性,所以大家在选择板卡的时候一定要注意上面元件的质量,特别是选择一些低价位的板卡更是要注意电气元件的用料,因为对于一些黑心厂商来说利润主要出自那些元件当中。   与电容相比板卡中的其他元件、辅助芯片也十分重要,因为它们不但是板卡稳定的必要条件也是功能的基础。在选购板卡的时候看看上面的芯片,就可以对板卡的特性有个基本的了解了。 小个头也有大学问板卡电容本质大揭秘(4) ICS 9LPR时钟发生器控制芯片 小个头也有大学问板卡电容本质大揭秘(4) 其他元件也要优秀 小个头也有大学问板卡电容本质大揭秘(4) PHD55N03 MOSEFT管   最后要说的是,一款板卡的好坏除了与采用的电气原件优良性有关以外还与其电路设计有关,完美的板卡设计是在提供稳定电信号的同时采用尽可能少的电路元件,这样不但降低了成本而且还减少了板卡的发热量增加了板卡的使用寿命。