摘要:簡(jiǎn)要討論了電容器的特性、分類及其參數(shù)對(duì)工作狀態(tài)的影響, 并結(jié)合美國(guó) CDE 公司的產(chǎn)品, 說(shuō)明了在電容器選型時(shí)容易忽略的問(wèn)題。
1、簡(jiǎn)介：
電容器是應(yīng)用最廣的無(wú)源電子元件之一，被廣泛用于濾波、旁路、退藕、隔直、藕合、吸收、儲(chǔ)能、補(bǔ)償、振蕩、微分、積分以及定時(shí)、分壓、電源變換等場(chǎng)Z口0 依據(jù)電容器的介質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式、安裝方式、及用途的不同，其分類，基本上可概括為: (1)普通用途直播式電容器包括所有應(yīng)用于信號(hào)采集，加工處理，控制輸出及線性電源等各種功能電路中的各種電容，如電解、陶瓷、薄膜、云母電容等。其特點(diǎn)是低電壓、小電流; (2)普通用途表貼式電容器其應(yīng)用特點(diǎn)與第一類電容器大致相同，所不同的是體積小和貼面安裝，更適合小型和微型電子產(chǎn)品; (3)電力電容器包括工業(yè)級(jí)各種移相電容、并聯(lián)電容、電熱電容和馬達(dá)電容等。其特點(diǎn)是高電壓、大電流; (4)電力電子電容器包括所有電源變換用電容。其特點(diǎn)是高電壓、大電流、高頻率。
2、電容器的參數(shù)：
電容器的品質(zhì)是由它的參數(shù)來(lái)描述的，為此，可用以下參數(shù)來(lái)描述電容器的品質(zhì):
(1)標(biāo)稱容量及誤差如果要求精w,須選擇哈當(dāng)品和誤差;
(2)額定工作電壓這是指在不超過(guò)額定的任意溫度下，電容器可持續(xù)承受的最大直流電壓，或最大交流電壓有效值，或脈沖電壓峰值。選擇時(shí)須注意，即使是在直流電路中，也迭加有交流紋波電壓，其和應(yīng)當(dāng)小于電容器額定工作電壓，并應(yīng)留有余量;
(3)耗角正切tgs由于等效串聯(lián)電阻R:的存在，它要消耗有功，使電容器發(fā)熱。電容器會(huì)因過(guò)熱而失效，尤其是在高頻工況下，所以，tgs值應(yīng)選小一些;
(4)溫度特性包括電容器的工作溫度范圍，額定工作溫度和溫度曲線。一般正額定工作溫度有85℃和105℃兩擋，高溫電容可到125°C。需要在低溫環(huán)境下工作的還應(yīng)當(dāng)注意負(fù)額定工作溫度;
(5)頻率特性電容器阻抗的屬性會(huì)隨頻率而變化，低頻段呈現(xiàn)容性，高頻段呈現(xiàn)感性，諧振時(shí)呈現(xiàn)阻性。隨電源頻率的升高，電容器的阻抗和介質(zhì)損耗都會(huì)增大。所以，在高頻電路應(yīng)用時(shí)，要盡量選擇等效串聯(lián)電阻e. s.r.和等效串聯(lián)電感e. s. l.小的產(chǎn)品，而且希望在工作頻段內(nèi)頻率曲線平坦些好;
(6)絕緣電阻可反映額定工況下流過(guò)電容器漏電流的大小。若絕緣電阻小，則漏電流大，電容器發(fā)熱加劇，將加速其老化失效。極端情況下，會(huì)使介質(zhì)擊穿，導(dǎo)致電容器永久性損壞;
(7)使用壽命一般標(biāo)注為h/ C，其意義是在額定工作溫度下的使用小時(shí)數(shù)。如果工作溫度低于額定值，使用壽命會(huì)相應(yīng)延長(zhǎng)。
還有其他一些參數(shù)，在此不一一例舉。
3、美國(guó)CDE電容器：
美國(guó)CDE電容( CORNELL DUBILIER)公司的電容器有表面安裝(Surface Mount簡(jiǎn)稱SMT)電容，電解電容，薄膜電容，云母電容，脈沖高頻電容，馬達(dá)電容等大類，數(shù)十個(gè)品種，上百個(gè)規(guī)格。
(1)SMT表貼類有圓柱形鋁電解電容，片狀鋁聚合物電容，片狀云母電容和片狀PPS膜電容等品種。其特點(diǎn)是:①高效率。一只ESRE型電容能代替3只以上鈕電容或鋁電解電容;②高容量。AFK型容量可達(dá)6800.F;③低阻抗。ESRD型在100kHz頻點(diǎn)時(shí)的等效串聯(lián)電阻e. s, r.10m，較鈕電容低得多，其抑制紋波電流的能力和高頻阻抗特性成倍提高，特別適合于在高頻段工作;④超高工作溫度。ESRH型額定工作溫度可達(dá)125 °C;⑤長(zhǎng)壽命。ES-RD型在45℃工作溫度下使用壽命長(zhǎng)達(dá)50年;⑥超小體積。圓柱形鋁電解電容其外形尺寸最小為3.3×4 .5×5 .4(mm)。
這些品質(zhì)優(yōu)秀的SMT表面安裝電容的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛，并在我國(guó)電子產(chǎn)品向著微型化方向發(fā)展的進(jìn)程中起著積極的促進(jìn)作用。
(2)CDE電解電容主要是指在電力電子電路中應(yīng)用的電解電容。電力電子電容器其特點(diǎn)是高電壓、大電流、高頻率。電壓高不僅會(huì)使電容器漏電流增大，發(fā)熱加劇，而且還可能擊穿介質(zhì)造成永久性損壞。電流大對(duì)直流電源紋波濾除的要求也高，從而需要電容器的容量也大，漏電流相應(yīng)也會(huì)大些，而且對(duì)溫度特性還有更高的要求。電容器對(duì)電源頻率十分依賴，一般低頻用電解電容頻率在lOkHz時(shí)便開始呈現(xiàn)電感性，因而會(huì)使電容器的阻抗和損耗角正切值tg8增大。
為此，在電力電子電路中，選擇等效串聯(lián)電阻e. s. r.和等效串聯(lián)電感e.s.l.小的且頻率曲線平坦的電解電容是極為重要的。 CDE電解電容的特點(diǎn)是:①超大容量。DCMC型容量高達(dá)270萬(wàn)微法;②高電壓。550C型額定工作電壓可達(dá)SSOV;③高工作溫度和超寬的溫度范圍。125型的工作溫度范圍可從一55℃到125 0C ;④低阻抗。101C型的等效串聯(lián)電阻e.s.r.低到2. SxnSZ;⑤低電感，高頻率。350型的等效串聯(lián)電感e.s.l.小于lOnH，工作頻率超過(guò)200kHz;⑥高抑制紋波電流能力。SSOC型能抑制lOSA的紋波電流;⑦超長(zhǎng)壽命。381 EL型在105℃及額定紋波電流下壽命可達(dá)7000小時(shí)，若在65℃工作溫度下，壽命可長(zhǎng)到10萬(wàn)小時(shí)。此外，101 C和125等品種都是軍用品或超級(jí)工業(yè)品，經(jīng)受了十分苛刻的挑選和極為嚴(yán)酷的考驗(yàn)。優(yōu)秀的品質(zhì)使其廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源、變頻電源,UPS電源、電子焊接電源以及其他各種形式的逆變電源。
(3)脈沖高頻電容是CDE電容的又一特色產(chǎn)品，主要用作逆變電路中開關(guān)元件的過(guò)電壓吸收，分引線式和模塊式兩類。CDE脈沖高頻電容特點(diǎn)是:①高電壓。SCT型電容模塊工作電壓2000V,940C和941C型引線電容工作電壓高達(dá)3000 V ;②低電感量，低介質(zhì)損耗。電容模塊的等效串聯(lián)電感e. s. 1.< 20nH，等效串聯(lián)電阻e. s. r. < 20mSZ;③高的dv/dt o SCT電容模塊的dv/dt為800V/}s, 942C和943C型引線電容的dv/dt更是高達(dá)5137V/s;高峰值電流承受能力。SCT電容模塊能承受1200A的峰值電流，942C和943 C型引線電容能承受1570A的峰值電流。
此外，電容模塊還具有自修復(fù)能力，并直接安裝在開關(guān)元件上，減小了接線電感。SCM和SCC型還封裝了相匹配的緩沖二極管，使緩沖電路的性能得到了更進(jìn)一步提高。 根據(jù)電路的不同需要，合理選擇電容器，是保證電路功能正常發(fā)揮的必要條件。需要提醒的是，在選擇參數(shù)時(shí)一定要留有余量，讓電容器安全地工作。
4、結(jié)束語(yǔ)：
電容器的品質(zhì)直接影響到它的工作狀態(tài)，從而關(guān)系到電路功能的發(fā)揮。電容器選擇得合理，對(duì)保證電路正常運(yùn)行有著十分重要的意義。美國(guó)CDE公司的電容器具備高效、高容、低阻抗、超高溫、長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)，相信它對(duì)您的應(yīng)用選型必定有所幫助。