理解電容電壓計算是電路設計的基礎能力。本文將系統解析核心公式原理，剖析影響電壓的關鍵參數，并提供工程實踐中的選型技巧。
電荷量(Q)、電容值(C) 與端電壓(V) 的關系由公式 Q=CV 定義。該式表明： - 當電容儲存的電荷量固定時，電壓與電容值成反比 - 施加恒定電壓時，電容值與儲存電荷量成正比 (來源：國際電工委員會IEC標準)
| 影響因素 | 電壓變化趨勢 | 應對措施 |
|---|---|---|
| 溫度升高 | 耐壓值下降 | 選擇高溫介質材料 |
| 頻率增加 | 有效容值降低 | 高頻場景專用電容 |
| 長期老化 | 耐壓能力衰減 | 定期檢測更換 |
| (來源：IEEE電容器可靠性報告) | ||
| ### 2.2 介質材料的電壓特性 | ||
| - 陶瓷電容：直流耐壓高，但交流疊加易失效 | ||
| - 電解電容：有明確極性限制，反壓導致永久損壞 | ||
| - 薄膜電容：自愈特性可承受瞬時過壓 | ||
| ## 三、工程實踐中的選型技巧 | ||
| ### 3.1 電壓降額設計原則 | ||
| 為確保系統可靠性，必須執行電壓降額： | ||
| - 常規電路：工作電壓 ≤ 80% 額定電壓 | ||
| - 高溫環境：工作電壓 ≤ 50% 額定電壓 | ||
| - 脈沖場景：峰值電壓 ≤ 120% 額定電壓 | ||
| (來源：美軍標MIL-HDBK-217F) | ||
| ### 3.2 常見失效模式與預防 | ||
| 1. 過壓擊穿：超過介質承受極限導致短路 | ||
| 2. 電壓反轉：電解電容極性接反引發氣脹 | ||
| 3. 紋波疊加：交流分量使有效電壓超限 | ||
| > 實戰案例：開關電源輸出端濾波電容，需同時計算直流偏壓與交流紋波峰值之和 | ||
| ## 四、特殊場景的電壓計算要點 | ||
| ### 4.1 交流電路中的電壓考量 | ||
| 當電容用于交流系統時： | ||
| - 關注峰值電壓而非有效值 | ||
| - 考慮頻率對容抗的影響 | ||
| - 注意介質材料的頻率特性 | ||
| ### 4.2 電容串聯的電壓分配 | ||
| 多電容串聯時需注意： | ||
| - 電壓分配與容值成反比 | ||
| - 需并聯均壓電阻平衡電壓 | ||
| - 電解電容串聯需考慮極性匹配 |