电容家族 —— 开关电源的“电流通路”：母线电解、输出固态、去耦 MLCC、安规薄膜
类别定位
电感变压器之外，电容是电源里数量最多、也最容易被“一行 BOM 带过”的元件。它们是功率变换的电流通路：母线电解每半周期吞吐整流后的脉动能量（输入平滑），输出电容把开关纹波滤成直流（输出平滑），去耦 MLCC 在 ns 级给 IC 供瞬时电流，安规薄膜电容把电网噪声挡在外面、把漏电流限制在人体安全限内。四种介质的物理极限完全不同——没有“最好的电容”，只有分工正确的电容组。本子类用四份厂商经典总技说/应用笔记的全译把器件层的知识补齐：Nichicon 铝电解总技说（寿命模型）、Würth ANP114（MLCC 铁电 DC-bias）、TDK 薄膜总技说（自愈与安规）。
AC输入 ──[保险丝+MOV+NTC]──[X电容/Y电容 薄膜安规]──[整流桥]──┬──[母线电解 400V]──[主功率级]──┬──[输出电解/固态]──负载
EMI 滤波（薄膜管"外面的噪声"） 吞吐脉动能量 滤开关纹波
每级 IC 引脚旁 ──[去耦 MLCC]── ns 级瞬时电流
四篇导航
| 文件 | 内容 | 简述 |
|---|---|---|
| 00_电解电容Nichicon全译.md | Nichicon CAT.8101H（28 页）全译：构造原理、tanδ/ESR/漏电流、失效模式、纹波-温升-寿命加速系数法（式 2-7~2-21、表 2-4~2-7 全录）、卤素清洗、系列选型矩阵 | 电解电容是头号寿命瓶颈，“降 10 ℃ 翻倍 + 纹波平方进温升”的寿命公式全在这里 |
| 01_MLCC铁电特性Wuerth全译.md | Würth ANP114a（12 页）全译：钛酸钡铁电极化 → Class II 的 C-V 迟滞与 DC-bias 容量跌落 → sech² 三项模型（式 3/4/5）→ LTspice 电荷方程（式 6/25）、表 2 十九只 MLCC 拟合参数全录 | MLCC 标称容量是零偏压值——算纹波前先按 DC-bias 打折 |
| 02_薄膜安规TDK全译.md | TDK-EPCOS GTI（41 页，2025-10 版）全译：MKT/MKP/MKN 分类、tanδ/ESR/绝缘、AC 负载三区限值、耐脉冲 dV/dt 与 k0、§6 安全特性：自愈机理（6000 K 等离子体）与电晕 | 自愈是薄膜能跨接电网的前提；普通薄膜不得直接上市电，须用 X/Y 安规类 |
| 03_固态聚合物_Murata精译.md | Murata ECAS 聚合物电容笔记（9 页）全译：聚合物 vs 电解液的本质差异、ESR/寿命、燃爆特性、输出滤波取舍 | 固态电解质消灭“干涸”失效——ESR 更平、寿命更长、但燃爆是代价 |
四类电容选型对比（电源四岗位）
| 维度 | 铝电解（液体） | 铝聚合物（固态） | MLCC（Class 2 铁电） | 薄膜（PP/PET） |
|---|---|---|---|---|
| 容值密度 | 最高（蚀刻扩面 30~100 倍，Nichicon §1-2） | 高（低于液体电解） | 中（介质 ε 500~20000 但受偏压，ANP114） | 低（ε 仅 2.2~3.2，TDK §1.1） |
| 耐压档 | 4~500 V（ Nichicon §2-12-5） | 至 ~80 V 量级 | 至 ~500 V（高压小容量） | 至数千 V；跨电网须 X/Y 安规类 |
| ESR | 中，随温度/频率大（120 Hz 阻抗比衡量低温，§1-6-4） | 最低档、温度稳定 | 低但 AC 纹波下发热有限 | 中低；tan δD 最低（PP ~10⁻⁴，TDK §2.3.2） |
| 温度 | 85/105/125 ℃ 档 | 高温档 | −55~+125 ℃（X7R 等） | PP/PET 额定 85 ℃、PEN 125 ℃（TDK §3.1.3） |
| 寿命/老化 | 磨损型：电解液干涸，浴盆曲线尾（§2-9）；存储 2 年以上要电压处理（§2-6） | 无干涸失效 | 老化 + DC-bias 叠加再降最多 ~20%/1000 h（ANP114 §02） | 自愈，容量缓降；两年漂移 2~3%（TDK §2.2.5） |
| 典型失效模式 | 开路（干涸）/阀开/容量掉、ESR 涨（§2-2） | 过流烧蚀 | 短路（陶瓷脆裂、多 layer 冗余小）；无自愈 | 短路率低（自愈清除弱点，TDK §6.1） |
| 电源岗位 | 母线电解、工频/低压输出 | 输出滤波（低 ESR 高纹波） | 去耦/吸收/高压薄膜替代位 | X/Y 安规、缓冲钳位、谐振/母线 |
关键数字速查（跨三篇）
| 数字 | 含义 | 出处 |
|---|---|---|
| 1.3~1.5 nm/V | 铝电解介质（氧化铝）每伏厚度——耐压由化成电压控制 | 00 篇 §1-3 |
| ±20%(M)、120 Hz/20 ℃ | 电解容量公差与标准测量条件 | 00 篇 §1-6-1 |
| 阴极箔耐压 ≈1 V | 电解反压承受力≈一只二极管——反压即产气开阀 | 00 篇 §2-3-2 |
| 2^(ΔT/10) × Δtn∝In² | 寿命：环境温度每降 10 ℃ 翻倍；纹波按平方进温升；15 年上限 | 00 篇 式 2-18/2-19 |
| Δtc ≤ 5 ℃ @105 ℃ | 315 V 以上卡扣型在 105 ℃ 环境的元件中心温升限 | 00 篇 表 2-6 |
| 1 kΩ/30 min | 存储超 2 年后的电压处理；正常 5~35 ℃ 存 <2 年可免 | 00 篇 §2-6 |
| −20%/1000 h | Class 2 MLCC 直流偏压下畴壁钉扎的额外容量衰减 | 01 篇 §02 |
| AC ≤ 10% 额定 | MLCC 极化模型有效的交流探测幅度条件 | 01 篇 §06 |
| RMSRE ≤ 1% | sech² 三项模型对 19 只 MLCC 的拟合误差（vs ±10% 容量公差） | 01 篇 表 2 |
| 20~50 nm / 6000 K | 薄膜自愈的金属化厚度/击穿通道温度（数 µs 淬灭） | 02 篇 §6.1 |
| VCD / ΔT 限 10 ℃(PP)、15 ℃(PET) | 薄膜交流负载三区限值：电晕起始电压/自发热限 | 02 篇 §3.2.2 |
| k0 = Vch²/(RC) | 被动放电脉冲特性；dV/dt 按 VR 放电定义，×VR/Vpp 换算 | 02 篇 §3.3.3 |
| 40 kPa ≙ 7000 m | 薄膜无需降额的最低气压（电解为 10 000 m，[00 篇]表 2-3） | 02 篇 §4.4 |
与库内联动（跨 IC 检索入口）
| 库内位置 | 关联点 |
|---|---|
| UCC28781/05_EVM用户指南精译 | 母线电解 Nichicon UVC2G150MPD（15 µF/400 V，AEC-Q200 Grade 2）——本篇 §2-12-2 系列矩阵的实例；输出侧纹波电流核算用 [00 篇] 式 2-17 频率合成 |
| NCP1568/05_EVBUM2734精译 | 同一块板上的电容四分工：X2 电容 Würth 890334023028（220 nF/275 Vac，EMI）+ 母线电解 UPZ2G470MHD 47 µF/400 V、Rubycon 400BXW 82 µF/400 V + 母线薄膜位 TDK C3225X7T2W224K200AA 0.22 µF/450 V（MLCC 替代薄膜，注意 [01 篇] DC-bias）+ 输出铝聚合物 Nichicon 25SVPK470M 470 µF/25 V（固态，无干涸失效） |
| NCP1568/03_典型应用 | 母线分压/均衡取样——两只 400 V 电解串联的均衡电阻出处见 [00 篇] §2-5-3（470 µF/400 V×2 → 100 kΩ） |
| 04_65W适配器五拓扑同规格对比 | 各拓扑的母线电容纹波应力差异——寿命余量按 [00 篇] 式 2-19 逐一核算 |
X2 放电电阻设计与聚合物阴极机理（源均已存档 90_资料源/） |
两个高频“陷阱”速查（README 联动索引）
- X2 放电：拔插头后 X 电容储能须在规定时间内放掉（防触电）——放电阻的功耗与放电时间预算属 EMI 滤波设计；器件层依据是薄膜的自愈/耐压特性（[02 篇] §6.1）与“普通薄膜不得直接上电网”的边界声明（[02 篇] §3.2.2 注）。EMI 滤波 ANP015 全译见 01_Wurth_ANP015全译。
- DC-bias 对轻载纹波的影响：轻载时变换器降频/跳周期，纹波看似变小；但若输出/母线去耦用 Class 2 MLCC，母线高偏压使有效容量按 [01 篇] sech² 模型跌落——轻载纹波与环路增益实际比“标称容量 + 降频”的直觉更差；再叠加 1000 h 域壁钉扎的 −20%，老化后更差。选型时按工作点偏压查 REDEXPERT/厂商曲线，勿用标称值。
待建占位
- 瓷介安规电容专题（Y 电容用 Class 1/C0G 的原因，与 [01 篇] 呼应）。
- 已建成：固态聚合物（03 篇）、EMI 滤波（01_Wurth_ANP015全译）。
适合谁 / 不适合谁
适合
- 需要算电解寿命（纹波-温升-寿命加速系数法、“降 10 ℃ 翻倍”）的电源设计者——00 篇式 2-18/2-19。
- 做母线电解/输出滤波选型、按纹波电流核算的——00 篇式 2-17 频率合成与系列矩阵。
- 用 Class 2 MLCC 做去耦/母线、需按 DC-bias 打折（sech² 模型）算有效容量的——01 篇表 2 十九只拟合参数可直接查。
- 做 EMI 滤波与 X/Y 安规电容设计的——02 篇薄膜自愈/电晕机理与“普通薄膜不得上电网”边界。
- 做可靠性/失效分析（电解干涸、MLCC 短路、薄膜自愈）的。
不适合
- 需要品牌型号级 BOM 选型目录的——本类别是四份厂商总技说（Nichicon/Würth/TDK/Murata）的全译，不按品牌给替代表。
- 做射频/微波高频电容选型的——本类别是电源视角（Class 2 铁电、安规薄膜），不是 RF 电容。
- 纯控制环路人、不碰器件层的——电容知识用不上。
- 已定死某一种电容、只想要它的 datasheet 参数的——直接查对应全译篇即可，README 是四类横向导航。