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文檔簡介
1、2022-2-13法拉電子技術(shù)中心1薄膜電容器基礎(chǔ)知識潘啟平2022-2-13法拉電子技術(shù)中心2培訓主要內(nèi)容 一、基本概念二、表征電容器的特性參數(shù)三、電容器的選用 2022-2-13法拉電子技術(shù)中心3一、基本概念1、標稱容量與允許偏差電容量的單位單位:F、F、nF、pF。 1F=106F=109nF=1012pF 1F=103nF=106pF 1nF=103pFn三位數(shù)表示法:ABC=AB10CpF。如:104、223n符號法:4p7、3n3、15n、68 最常用的偏差等級有:J 級(5%)、 K級(10%)、 M級(20%)法拉電子技術(shù)部4一、基本概念 電容器的分類按介質(zhì)分類:有機介質(zhì)電容器
2、 塑料薄膜、紙介、漆膜、復(fù)合介質(zhì) PET、OPP、PEN、PPS、PS、PC無機介質(zhì)電容器 瓷介、云母、玻璃膜及玻璃釉 高頻瓷、 鐵電瓷、 半導體瓷電解電容器 鋁電解、鉭電解、鈮電解 液體鋁電解、固體鋁電解、無極性電解目前主要產(chǎn)品有陶瓷電容器、塑料薄膜電容器、電解電容器三大類。2022-2-13法拉電子技術(shù)中心5一、基本概念 我司主要用的兩種薄膜介質(zhì)的對比 聚丙烯膜高頻損耗極低,電容量穩(wěn)定性很高,負溫度系數(shù)較小,絕緣電阻極高,介質(zhì)吸收系數(shù)極低,自愈性好,介電強度高,吸水率低。聚酯膜工作溫度范圍寬,介電常數(shù)高,電容量穩(wěn)定性高,正溫度系數(shù),絕緣電阻高,自愈性好,容積比高。2022-2-13法拉電子
3、技術(shù)中心6一、基本概念 薄膜電容器的分類(按用途)通用用于以直流分量為主的電路場合。如:耦合、旁路、濾波.交流與脈沖用于以交流或脈沖電壓分量為主的電路場合,可以承受較大的交流或脈沖電流。如:行逆程高壓、S校正、尖峰吸收.抑制電源電磁干擾用于電源電路,抑制電磁干擾,提高整機的CE特性??缇€:X1X2X3;接地:Y1Y2Y3Y4精 密用于要求電容量精確、穩(wěn)定、溫度系數(shù)小的場合。如:定時、振蕩、積分。交 流工作于交流電源。如:電機起動、功率因數(shù)補償. 2022-2-13法拉電子技術(shù)中心7一、基本概念我司電容器幾種的結(jié)構(gòu)(外部) 封裝浸漬型液體/粉末/簡裝設(shè)計靈活盒 式塑料外殼金屬外殼外觀一致性好插件
4、直通率高裸裝浸樹脂加套管體積小引出方式徑 向成型編帶易插件排版密度高軸 向圓柱形扁平型結(jié)構(gòu)穩(wěn)定節(jié)省高度空間2022-2-13法拉電子技術(shù)中心8一、基本概念 電容器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1、卷繞型1)有感繞法:一般采用鋁箔作極板,引出線或引出片在卷繞過程中直接點焊在鋁箔電極上;如:CL11、CH11、CBB11。2022-2-13法拉電子技術(shù)中心9一、基本概念電容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)2)無感繞法:其極板有箔式(如CBB13) 或金屬化電極(如CL21、CBB21、MKP21等)等。這種結(jié)構(gòu),在卷繞后,經(jīng)端面噴金或預(yù)焊后,將同一極板各匝之間短路,使電流流動的途徑是沿著極板的寬度方向而不是長度方向,縮短了電流流經(jīng)的路程,
5、從而降低了電容器的電感和損耗。2、疊片型:這是一種新型的無感電容,性能優(yōu)越,易于生產(chǎn)自動化。如:CL23B、CL25、表面安裝電容器。 2022-2-13法拉電子技術(shù)中心10二、電容器的特性參數(shù) 1、電容量 2、電容器損耗 3、絕緣電阻 4、耐電壓 5、電容器的吸收現(xiàn)象 6、溫度系數(shù) 7、電容器阻抗頻率特性2022-2-13法拉電子技術(shù)中心11二、電容器的特性參數(shù)1. 電容量電容器的電容量就是表征電容器貯存電荷能力的參數(shù),它在數(shù)值上等于極板上貯存的電荷量Q 與極板上所加的電壓U之比,即: UQC 2022-2-13法拉電子技術(shù)中心12 容量頻率特性非極性介質(zhì)的介電常數(shù)幾乎與頻率無關(guān),電容器的容
6、量頻率特性好;而極性介質(zhì)的介電常數(shù)隨頻率變化較大,其電容的容量頻率特性較差。注: 聚酯薄膜 聚丙烯薄膜C/C (%)-300.1110100KHZf2022-2-13法拉電子技術(shù)中心13電容器的特性參數(shù) 一. 電容器損耗1、定義:在電場作用下,單位時間內(nèi)因發(fā)熱而消耗掉的能量叫電容器的損耗。2、 理想的電容器能把從電源中得到的能量,全部貯存在電容器中;而實際中的電容器,在電路中都要消耗一定的能量,即:把電容器中所貯存的一部分電能轉(zhuǎn)變成熱能,這部分熱能一方面使電容器發(fā)熱,溫度升高;另一方面通過電容器表面散發(fā)到周圍的環(huán)境中去。3、一般用損耗角正切值tg表征:P 有功功率(電容器的損耗功率)Pc 無功
7、功率 (電容器貯存的功率)。 PcPtg 2022-2-13法拉電子技術(shù)中心14電容器的損耗 二.電容器損耗與外界因素的關(guān)系 1. 電容器損耗與頻率關(guān)系 極性介質(zhì)電容器,在低頻和中頻范圍內(nèi)電容器的損耗由介質(zhì)和輔助介質(zhì)決定的,一般情況下電導損耗發(fā)生在低頻范圍內(nèi),極化損耗發(fā)生在中頻范圍內(nèi)。在高頻范圍內(nèi)損耗主要是金屬部分所引起。 非極性介質(zhì)電容器,在低頻時損耗主要是由介質(zhì)的電導損耗決定的,在高頻時的損耗是由金屬部分的損耗決定的。2022-2-13法拉電子技術(shù)中心15電容器損耗 2. 電容器損耗與溫度關(guān)系,電容器損耗的溫度特性主要取決于介質(zhì)的損耗曲線。140120100806040200-60-40-
8、20020406080100 OPPPETtgtg(1010-4-4) T() 2022-2-13法拉電子技術(shù)中心16電容器損耗 3. 電容器損耗與電壓關(guān)系,一般來講電壓對損耗影響很小,但當電壓足夠高引起氣隙電離時將致使損耗增大。 4. 潮濕對電容器損耗的影響,在潮濕環(huán)境中,電容器表面逐漸凝結(jié)水份使漏導電流增大,導致?lián)p耗增大。同時水份進入電容器內(nèi)部還會對金屬化層起氧化和腐蝕作用,致使損耗增大,為了防止這種影響,電容器必須加強防潮。 2022-2-13法拉電子技術(shù)中心17絕緣電阻 1. 電容器的絕緣電阻 U 電容器上所加的電壓(V) IL 漏電流(A) R 絕緣電阻(M)電容器的時間常數(shù) 在評價
9、大容量電容器的絕緣電阻時,引入一個與電容器幾何尺寸無關(guān)的參數(shù)時間常數(shù)。 = RC式中, 電容器的時間常數(shù)( M F)或(s); R 絕緣電阻( M); C 電容量(F)絕緣電阻與測量時間的關(guān)系:電容器的充電電流是隨時間增加而下降的,須經(jīng)過相當長的時間才能達到一個穩(wěn)定的數(shù)值,即漏電流。但這樣測量的時間要很長,生產(chǎn)上是不允許的。為了統(tǒng)一,標準中規(guī)定測量時間為1分鐘。LIUR 2022-2-13法拉電子技術(shù)中心18絕緣電阻 2. 絕緣電阻隨溫度的升高而下降 絕緣電阻與溫度的關(guān)系基本符合介質(zhì)的體積電阻與 溫度的關(guān)系。測試絕緣電阻一般在:205 即 lgR1 = lgR0 (t1-t0 ) R1為溫度t
10、1時的絕緣電阻值 R0為溫度t0時的絕緣電阻值 聚酯電容器的 = 0.03 0.035 聚丙烯電容器的 = 0.03 0.042022-2-13法拉電子技術(shù)中心19絕緣電阻 T0.1T10GG020406080100 T() 絕緣電阻隨溫度變化 OPPPET2022-2-13法拉電子技術(shù)中心20絕緣電阻 3. 絕緣電阻與測量電壓的關(guān)系 電容器絕緣電阻與外加電壓的關(guān)系主要取決于介質(zhì)的絕緣電阻與電壓的關(guān)系。在產(chǎn)品標準中規(guī)定了測試電壓。 2022-2-13法拉電子技術(shù)中心21絕緣電阻 額定電壓(額定電壓(V V)測試電壓(測試電壓(V V) 100 1001010 100 100100100 500
11、 5005005002022-2-13法拉電子技術(shù)中心22絕緣電阻 4. 絕緣電阻與濕度的關(guān)系 電容器介質(zhì)及輔助材料受潮后,絕緣電阻將明顯下降。2022-2-13法拉電子技術(shù)中心23電容器的耐電壓 一. 電容器的電壓參數(shù) 額定工作電壓:指電容器在一定的期限內(nèi)能可靠工作的電壓,額定工作電壓除決定于介質(zhì)外,還與電容器結(jié)構(gòu)和使用的環(huán)境條件有關(guān)。頻率、溫度上升,耐電壓下降。 試驗電壓:為保證電容器的質(zhì)量,要剔除那些有明顯缺陷及擊穿電壓低的產(chǎn)品,選擇合適的測試電壓。2022-2-13法拉電子技術(shù)中心24電容器的耐電壓 二. 額定工作電壓(UR)、試驗電壓(US)和擊 穿電壓(UJ)之間的關(guān)系 試驗電壓與
12、額定工作電壓關(guān)系 試驗電壓必須選擇得當,選的過高會使原來正常的電容器受到損傷。造成隱患,降低可靠性,而選的過低又可能使一些有明顯缺陷的產(chǎn)品不能剔除。 試驗電壓與額定電壓的關(guān)系一般如下表:US箔式金屬化標準2UR1.4 1.6UR2022-2-13法拉電子技術(shù)中心25電容器的耐電壓 擊穿電壓與額定工作電壓 擊穿電壓與額定電壓的比值取決于設(shè)計和工藝,各廠產(chǎn)品的安全系數(shù)不一樣。擊穿電壓是指產(chǎn)品的極限電壓,屬于破壞性實驗。2022-2-13法拉電子技術(shù)中心26電容器的吸收現(xiàn)象1、 所謂吸收現(xiàn)象,就是由于介質(zhì)的緩慢極化而使電容器在充放電過程中產(chǎn)生的時間滯后現(xiàn)象。也就是要求它立即充滿電,它沒有充滿;要求它
13、完全釋放掉電荷,它沒有釋放完。 極化的定義:在外加電場的作用下,電介質(zhì)內(nèi)部沿電場方向出現(xiàn)宏觀偶極矩,在電介質(zhì)表面出現(xiàn)束縛電荷,這就是電介質(zhì)的極化。2、吸收系數(shù): Ka越小越好,說明電容器能越快完成充放電過程。2022-2-13法拉電子技術(shù)中心27電容器的溫度特性1、類別溫度范圍n定義: 電容器能連續(xù)工作的環(huán)境溫度范圍,即類別溫度范圍。也就是說電容器應(yīng)在某一最低環(huán)境溫度(下限類別溫度)和某一最高環(huán)境溫度(上限類別溫度)之間工作。n上限類別溫度等級有:+40、 +55、 +70、 +85、 +100、 +125、 +200、 +250等;n下限類別溫度等級有:-10 、 -25 、 -40 、 -
14、55 、 -65 等。2022-2-13法拉電子技術(shù)中心282、溫度特性1)電容量的溫度系數(shù)c :當溫度每變化一度時,電容量的相對變化值。 (1/ ) 在實際中,通常希望知道某一溫度范圍內(nèi)的c ,為此工程上常用下式表示: (1/ )C1 室溫t1時的電容量;C2 上限類別溫度t2時的電容量 c 一般很小,常以10-6/ 為單位,即ppm/ c 有正(如:PET)、有負(如: OPP )dtdcCc*1)(12112ttCCCc2022-2-13法拉電子技術(shù)中心292) 電容量的溫度特性 C/C:指在類別溫度范圍內(nèi)給定的一個溫度范圍所出現(xiàn)的電容量最大可逆可逆變化。 C/C=(C2-C1)/C11
15、00%C1 室溫(20 )時的電容量C2 上限(或下限)類別溫度時的電容量 C/C只適用容量隨溫度變化比較大的電容器。2022-2-13法拉電子技術(shù)中心30電容器的阻抗頻率特性電容器的阻抗:在交流電路中,電容器的阻抗為:從圖中可以看出,當頻率增加時,容抗隨頻率的增加而降低,感抗隨頻率的增加而增加, z f 電容器的阻抗頻率特性 關(guān)系呈現(xiàn)U型特性。當f = f0時, r+rm,即ESR。在f0附近出現(xiàn)容量的假象增大。 當ff0時,電容器已不具有容抗性質(zhì),而呈現(xiàn)感抗,這時電容器已失去作用。因此,電容器的工作頻率應(yīng)遠比諧振頻率f0低。 22)1()(LCrrZm Z ESRf0f2022-2-13法
16、拉電子技術(shù)中心31三、薄膜電容器的選用三、薄膜電容器的選用1.根據(jù)用途或電路原理確定電容器的類型:1.1直流回路:選用通用類薄膜電容器。 低電壓:盒式、高性能:CL23B、CL23/大間距 浸漬型、小型化:CL21X 廉價:CL11 容量穩(wěn)定:CBB21、CBB13、CH11 高精密:CBB71、CBB72、CBB70 表面安裝:CLN51、CBS52 中高壓:體積?。篊L21、CL20 容量穩(wěn)定:CBB21、CBB81 表面安裝:CLN51、2022-2-13法拉電子技術(shù)中心32三、薄膜電容器的選用三、薄膜電容器的選用1.2交流脈沖回路(S校正電路、行逆程電路、尖峰吸收回路、燈具):選用脈沖
17、類電容器 行逆程電路:CBB81、CBB81B、CBB81A S校正電路:CBB21、CBB21B、CBB21A、CBB13 電子鎮(zhèn)流器:MKP21、MKP81、 MMKP82、MMKP84 節(jié)能燈:CL11、CBB11、CL21、CL23B、 CL25、CBB212022-2-13法拉電子技術(shù)中心33三、薄膜電容器的選用三、薄膜電容器的選用1.3安規(guī)電容器的選用:電源跨線(抑制差模干擾):X類 X2類:CBB62(CQC) MKP61、MKP62(CQC、UL、ENEC) X1類:MKP63(CQC、UL、ENEC)電源對地(抑制共模干擾) :Y類 Y2類:MKP63(CQC、UL、ENEC)2022-2-13法拉電子技術(shù)中心34三、薄膜電容器的選用三、薄膜電容器的
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