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[讨论] 通过电容看主板

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a66
发表于 2008-3-4 12:35:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
主板上最主要也是最基本的两个部分,一个是电源,另一个是时钟。而要保证电源的稳定和时钟的精准就得看电容是否有良好的稳压和滤波性能了,并且电容的使用寿命也很大一部分决定的主板的使用寿命。在现阶段主板的芯片组和其他的一些主芯片规格型号都基本相同的情况下,一块主板的品质基本上可以通过板子上密密麻麻的电容来衡量。
  电容顾名思义,就是储存载电荷的容器,通用字母“C”来表示。尽管目前市场中电容品种繁多,但他们的基本结构和原理是相同的。电容一般是由两个彼此互相绝缘但又靠近的导体,如金属板或金属箔组成,这两个导体又叫做电容的两极,中间的绝缘物质叫介质。把电容的两个极分别接在电池的正、负极上,过一段时间后断开电源,两个引脚间就会有残留电压,这样电容就储存了电荷,这个过程称为电容充电。相反,电容向电路释放电荷的过程,称为电容放电。
  一般情况下只有在电容的充、放电过程中,才有电流流过,充电过程结束后,电容是不能通过直流电的。因此,电容具有“通交流,阻直流”的特性。利用这一特性,电容常被用作电路耦合、旁路和滤波等来使用。小容量的电容通常在高频电路中使用,主板上最常见的滤波电容就是CPU插座旁几个大大的圆筒状电解电容,它们可以过滤电流中的干扰和纹波,实现对CPU的平稳供电,保证系统运作稳定。

对于电容来说有两个比较重要的指标,一个是电容的额定工作电压称为耐压,它是指在规定的工作温度范围内电容能够长时间可靠工作的最大直流电压(或最大交流电压的有效值)。一般额定工作电压的大小除了与电容的结构有关外,主要取决于它的介质特性和介质厚度。加在电容两端的电压超过了额定电压,电容就会被击穿损坏,使两极短路。一些铝电解电容上有原本就刻好的裂痕,就是防止万一电容被击穿,发生爆炸的时候,铝电解电容里面的气体和液体可从这里泻出,
避免铝外壳伤人。另一个电容的重要的指标就是漏电流,它是指对电容施加直流电压,充电电流随时间增加而降到某一恒定的数值,这个电流称为电容的漏电流。漏电流是电容的一项非常重要的指标,漏电流大的电容轻则影响整体电路的稳定性和寿命,重则会使电路工作不正常。
  在主板的CPU附近我们可以常看见2200微法、6.3V的LOW-ESR电解电容,一般它可有效过滤处理器核心电压的纹波,提高系统的稳定性。在这些电解电容的外皮上可以看见一条带状线上面印有大大的“1”字母,表示电容是LOW-ESR(低漏电、低噪音)的电容,并且还可以看见外皮上还印着该电容的耐温参数为105度,而电解电容外皮的颜色差异(有绿色、蓝色和金色等)表示该电容的热补偿能力的不同,根据实际使用的效果来看,差别不大。所以电容只要能达到其标称的性能就可以了。

按常见的电容在主板上的焊接方式可以把他们分为两种,一种是直插式电容,一种是贴片式电容。
  其中直插式电容是传统的封装方式,工艺成熟,相对器件成本比较低,但由于要穿孔连接,线路设计复杂,并且电容个头一般比较大,有引脚,不适合自动化板卡生产,装配成本比较高。
  而贴片式电容体积虽小,可是成本高,但利于自动贴片机大量自动化生产,生产效率高,装配成本相对来说比较低,因此在主板上得到大量使用。

很多消费者根据外观判断电容的好坏和材料是不全面的,有人过去看到使用固体电解质的SMT钽电容是黄色或黑色的小方块就一股脑认为这是钽电容,可他们不知道现在固体电解质的SMT铝电容也有不少是小方块状,所以很多开口闭口钽电容的人要先认准了再说啊。同样过去很多SMT铝电容是银白色的外壳,现在插件式铝电容也同样有不少采用了银白色外壳,凭外观判断性能的人可以休已。随着技术的日新月异,电解电容的阳极材质和安装方式其实对性能的影响并不太大,例如
插件电容的额外安装成本更低,性价比更高,性能和SMT的一样,没什么不好的。还有一部分人认为钽电容比铝电容好,这是老皇历了。

  目前,电解电容进展最快的不是阳极材料,而是阴极??电解质。随着OSCON(三洋公司电容的一个品牌)、PSCAP(CHEMICON公司电容的一个品牌)等新型铝电容的出现已经让铝电解电容的综合性能上了几个档次。它们共同的特点是电解质普遍采用了TCNQ盐或其它高分子聚合物导体或半导体等,在ESR、工作频率、低温特性上有了脱胎换骨的变化。过去电解电容的工作上限是20KHZ,而现在的采用新阴极材料的电解电容可以达到1MHZ,虽然他们的阳极材料还是铝,可性能比任何传统阴极材料的钽电容(一般是二氧化锰)都要高很多。
下表是常见电解电容特性的一个比较:
  
电容种类     高频特性   工作温度范围    允许的涟波电容   工作寿命
传统电解电容    CB          CB               B             CB
钽质电容        B           B                C             AB
三洋OS-CON      A           A                A             AB
备注:针对10uF/25V的耐压与容量进行测试,A代表优良,B代表普通,C代表差。


  现阶段全球电容的生产上主要集中在日本、台湾和大陆地区,其质量日本最好,台湾次之,国内垫底。实验室条件下,台产Gluxcon和日产Rubycon比较,相同容量,台产货效能是日产货的80%。也就是说,你就认为3300微法的Gluxcon就是2200微法的Rubycon好了。

生产陶瓷电容的厂商主要有:
日本:MURATA、TAIYO、TDK等
我国台湾地区:天扬、国巨、汇桥等
我国国内地区:风华等
  生产钽电容的厂商主要为一些日本厂家,如:FUJITSU、PANASONIC、NICHICON等。
生产电解电容的厂商主要有:
日本:RUBYCON、SANYO、ELAN、NICHICON、CHEMICON、PANASONIC等
我国台湾地区:TAICON、G-LUXON、TEAPO、CAPXON等
我国国内地区:风华、格力等

  在这里还有一点要向大家说明,很多朋友认为,滤波电容的容量越大越好,对一些在CPU供电部分使用了2000微法以上电容的“高档”主板时分推崇。而实际上,大容量电容不易滤出高频干扰信号,这是因为铝电解电容存在一个称为“卷波效应”的特性。因为大容量电容的卷箔面积比较大,因而卷箔效应非常明显,不容易消除高频干扰。所以,在总容量相同的条件下,使用多个较小容量电容的方案要比较少大容量电容的方案要好。
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