去耦电容与旁路电容

“去耦电容”和“旁路电容”这两个术语经常互换使用，它们的功能重叠，容易造成混淆。实际上，它们的用途相似，但在电路中的应用可能会影响术语。

去耦电容

功能：去耦电容器主要用于通过为交流信号提供低阻抗路径同时阻止直流来隔离电路的一部分与另一部分。

位置：去耦电容器通常放置在集成电路或其他敏感元件附近，以稳定局部电源并减少因电流需求波动引起的噪声。

旁路电容

功能：旁路电容用于阻断高频噪声至地，防止其影响电路其余部分的性能。

位置：旁路电容器通常放置在电源线上，以滤除电路产生的高频噪声。

因此，去耦电容器和旁路电容器都有助于降低噪声并稳定电源，但对目的或特定上下文的重视可能会影响使用哪个术语。实际上，您可能会发现人们交替使用这些术语，在许多情况下，单个电容器可能在给定电路中同时起到去耦和旁路功能。

多层陶瓷电容器 (MLCC)故障检测

多层陶瓷电容器有各种形状和尺寸；然而，我们在设备中看到的大多是 SMD (MLCC) 电容器（图 1）。这些类型的电容器既可用于去耦，也可用于旁路。

这些电容器的故障相对容易检测，因为它们大多短路到地（它们主要用于芯片附近电源轨的解耦）或显示非常低的电阻，因此故障的 MLC 电容器会吸收大量电流并产生热量。根据我的经验，有 4 种简单的方法可以发现故障的 MLCC 电容器：

使用万用表的二极管模式测试可疑电容

寻找红外摄像机中的高温点（红外成像）

松香烟（松香膏）

冷冻喷雾

开始使用万用表的二极管模式来查找短路。尝试找到故障电容器，并通过拆焊一个或两个电容器来测试短路是否消失。如果找不到坏电容器，则需要尝试第二种方法并使用红外摄像机。通常，您应该在红外摄像机上安装微距镜头，以聚焦小区域来检测微小组件，例如 MLCC 电容器。红外摄像机的缺点是它们价格昂贵，因此可以使用第三种和第四种方法。

第三和第四种方法遵循相同的程序，但化学材料不同。在这两种方法中，您都应该用松香烟雾或冷冻喷雾覆盖 PCB 板（可疑区域）。您应该向可疑电容器（供电轨）的正极引脚施加低电压（大多数情况下不高于 1.2V）和高电流脉冲，以查看哪些电容器会融化松香或冰（图 3）。

图 3：组件上的一层松香膏

这些方法的缺点是 PCB 板轨道可能会被大电流损坏或熔化，因此您应该小心施加电流的位置和时间。

如果您处理模拟电路/RF阶段，并且您相信某些MLCC电容器可能是故障的根源（由于电容值的变化），那么您应该可以访问原理图和组件值，否则，可能很难猜出原始电容值。

电解电容器故障检测

电解电容器是电子设备故障/异常行为的常见原因，尤其是在电源部分。请按照以下步骤识别损坏的电解电容器：

目视检查：检查是否有爆炸、膨胀迹象或化学物质泄漏。未经任何测试，这些电容器就是坏的，必须更换。

使用 LCR 表：如果目视检查没有发现任何问题，并不意味着电容器没有问题！您需要使用 LCR 表来测量电容器的参数。

根据 LCR 表的类型，您可以设置所需的频率或将选择开关置于合适的电容范围内。测量的电容应保持在公差的 +/-20% 范围内，否则，只需更换电容器（如果电容低于 20%）。图 5 显示了这样的电容器。

图 5：22uF-400V 电容器的电容损失超过 20%（13uF）

重要提示：您必须使用 LCR 表来测量电容，而不是使用万用表或类似仪器，因为必须在交流电中测量电容，使用较小的直流偏置，而不是像大多数万用表那样在纯直流模式下通过计算电容器的充电和放电时间来测量。

如果电容值在范围内，也并不意味着电容器没问题！请设置 LCR 表来测量 ESR。根据经验，在几乎所有情况下，ESR 值越低，电容器就越好。ESR 取决于电容器的频率、尺寸和制造质量，但是，如果您不想查找电容器的数据表，维修经验和一些参考表会为您提供良好 ESR 值的线索。图 6 显示了这样的表格。

图 7 显示了一个 22uF-400V 的坏电容器，其电容值可以接受，但 ESR 值非常高。图 8 还显示了一个 100uF-25V 的电容器，其电容值良好，但 ESR 比正常值高出约 2-3 倍。

图6：电解电容器典型ESR值参考表。

图7：ESR值较高，但电容值可以接受（22uF-400V）

图8：ESR值较高，但电容值可以接受（100uF-25V）。

要找到合适的测量频率，请设置 LCR 表以测量电容器的相位角。相位角 (theta) 也表明电容器健康，应尽可能接近 -90 度，但任何高于 78-80 的值都是可以接受的。因此，只需选择一个处理相位角值接近 -90 度的频率即可。100Hz/120Hz 是测试等于及以上的电解电容器的合适频率。

实际上，ESR 测量几乎涵盖了所有故障情况，但是，您也可以将耗散因数和相位角视为发现故障电容器的指标。图 9 显示了一个 10uF-16V 电容器，其 ESR 值在某种程度上是可以接受的（我会因为 ESR 而更换这个电容器），但耗散因数也表明这个电容器不好。图 10 显示了新的 10uF-16V 电容器的耗散因数。

图 9：ESR 不错，电容很好，但耗散因数超出范围（10uF-16V）。

图 10：新型 10uF-16V 电容器的耗散因数

重要问题：我可以测试电路中的电解电容器吗？这要视情况而定，但没有什么比在电路外测试电容器更可靠，因此真空拆焊工具对于任何修理工来说都是必备的！

维修提示：高纹波电压路径上的电解电容器（例如整流器后或 SMPS 输出处）以及靠近热区域（例如电源芯片旁边）更容易发生故障。请先检查它们！

重要提示：测试前务必放电（例如使用功率电阻或传统灯泡）。LCR 表是一种灵敏的工具，可处理小信号。

聚酯/MKT 电容器故障检测

聚酯/MKT 电容器不易发生故障。如果目视检查未发现任何线索（烧毁、爆炸、泄漏……等），则按照上述电解电容器的相同程序进行操作。图 11 显示 470nF-275VAC MKT 电容器，所有参数均正常（ESR、相位角、耗散因数），但电容值已损失 50% 以上。我在 LG 冰箱逆变器板的预整流阶段（共模扼流圈附近）发现了它。