薄膜電容器基本知識(shí)(customer)

1、2021-12-25法拉電子技術(shù)中心1薄膜電容器基礎(chǔ)知識(shí)潘啟平2021-12-25法拉電子技術(shù)中心2培訓(xùn)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 2021-12-25法拉電子技術(shù)中心3一、基本概念1、標(biāo)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(hào)法：4p7、3n3、15n、68 最常用的偏差等級(jí)有：J 級(jí)（5%）、 K級(jí)（10%）、 M級(jí)（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(jī)介質(zhì)

2、電容器 塑料薄膜、紙介、漆膜、復(fù)合介質(zhì) PET、OPP、PEN、PPS、PS、PC無(wú)機(jī)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(dǎo)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(wú)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。2021-12-25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(duì)比 聚丙烯膜高頻損耗極低，電容量穩(wěn)定性很高，負(fù)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(qiáng)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。2021-12-2

3、5法拉電子技術(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(chǎng)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(chǎng)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(jī)的CE特性。跨線：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(chǎng)合。如：定時(shí)、振蕩、積分。交 流工作于交流電源。如：電機(jī)起動(dòng)、功率因數(shù)補(bǔ)償. 2021-12-25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(jiǎn)裝設(shè)計(jì)靈活盒 式塑料外殼金屬外殼外觀

4、一致性好插件直通率高裸裝浸樹(shù)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2021-12-25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(guò)程中直接點(diǎn)焊在鋁箔電極上；如：CL11、CH11、CBB11。2021-12-25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(wú)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(dòng)的途徑是沿著極板的寬度方向而不是長(zhǎng)度方向，縮短了

5、電流流經(jīng)的路程，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(wú)感電容，性能優(yōu)越，易于生產(chǎn)自動(dòng)化。如：CL23B、CL25、表面安裝電容器。 2021-12-25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2021-12-25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 2021-12-25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

6、與頻率無(wú)關(guān)，電容器的容量頻率特性好；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 (%)-300.1110100KHZf2021-12-25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(chǎng)作用下，單位時(shí)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(shí)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(guò)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

7、器的損耗功率）Pc 無(wú)功功率 （電容器貯存的功率）。 PcPtg 2021-12-25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(dǎo)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(shí)損耗主要是由介質(zhì)的電導(dǎo)損耗決定的，在高頻時(shí)的損耗是由金屬部分的損耗決定的。2021-12-25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/p>

8、6040200-60-40-20020406080100 OPPPETtgtg（1010-4-4） T() 2021-12-25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(lái)講電壓對(duì)損耗影響很小，但當(dāng)電壓足夠高引起氣隙電離時(shí)將致使損耗增大。 4. 潮濕對(duì)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(dǎo)電流增大，導(dǎo)致?lián)p耗增大。同時(shí)水份進(jìn)入電容器內(nèi)部還會(huì)對(duì)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(qiáng)防潮。 2021-12-25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

9、阻（M）電容器的時(shí)間常數(shù) 在評(píng)價(jià)大容量電容器的絕緣電阻時(shí)，引入一個(gè)與電容器幾何尺寸無(wú)關(guān)的參數(shù)時(shí)間常數(shù)。 = RC式中， 電容器的時(shí)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(cè)量時(shí)間的關(guān)系：電容器的充電電流是隨時(shí)間增加而下降的，須經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值，即漏電流。但這樣測(cè)量的時(shí)間要很長(zhǎng)，生產(chǎn)上是不允許的。為了統(tǒng)一，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定測(cè)量時(shí)間為1分鐘。LIUR 2021-12-25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(cè)試絕緣電阻一般在：205 即 lgR1 = lgR

10、0 （t1-t0 ） R1為溫度t1時(shí)的絕緣電阻值 R0為溫度t0時(shí)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 0.042021-12-25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 OPPPET2021-12-25法拉電子技術(shù)中心20絕緣電阻 3. 絕緣電阻與測(cè)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(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了測(cè)試電壓。 2021-12-25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(cè)試電壓（測(cè)試電壓（V V） 100 10010

11、10 100 100100100 500 5005005002021-12-25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。2021-12-25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(yàn)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(cè)試電壓。2021-12-25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(yàn)電壓（U

12、S）和擊 穿電壓（UJ）之間的關(guān)系 試驗(yàn)電壓與額定工作電壓關(guān)系 試驗(yàn)電壓必須選擇得當(dāng)，選的過(guò)高會(huì)使原來(lái)正常的電容器受到損傷。造成隱患，降低可靠性，而選的過(guò)低又可能使一些有明顯缺陷的產(chǎn)品不能剔除。 試驗(yàn)電壓與額定電壓的關(guān)系一般如下表:US箔式金屬化標(biāo)準(zhǔn)2UR1.4 1.6UR2021-12-25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(jì)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(shí)驗(yàn)。2021-12-25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(guò)程中產(chǎn)生的時(shí)間滯

13、后現(xiàn)象。也就是要求它立即充滿電，它沒(méi)有充滿；要求它完全釋放掉電荷，它沒(méi)有釋放完。 極化的定義：在外加電場(chǎng)的作用下，電介質(zhì)內(nèi)部沿電場(chǎng)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(shuō)明電容器能越快完成充放電過(guò)程。2021-12-25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(shuō)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(jí)有：+40、 +55、 +70、 +85、 +100、 +125、 +200、 +250等；n下限類

14、別溫度等級(jí)有：-10 、 -25 、 -40 、 -55 、 -65 等。2021-12-25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(dāng)溫度每變化一度時(shí)，電容量的相對(duì)變化值。 （1/ ） 在實(shí)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(shí)的電容量；C2 上限類別溫度t2時(shí)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(fù)（如： OPP )dtdcCc*1)(12112ttCCCc2021-12-25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(gè)溫度范圍所出現(xiàn)的

15、電容量最大可逆可逆變化。 C/C=（C2-C1)/C1100%C1 室溫（20 ）時(shí)的電容量C2 上限（或下限）類別溫度時(shí)的電容量 C/C只適用容量隨溫度變化比較大的電容器。2021-12-25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(dāng)頻率增加時(shí)，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(dāng)f = f0時(shí)， r+rm，即ESR。在f0附近出現(xiàn)容量的假象增大。 當(dāng)ff0時(shí)，電容器已不具有容抗性質(zhì)，而呈現(xiàn)感抗，這時(shí)電容器已失去作用。因此，電容器的工作頻率應(yīng)遠(yuǎn)比諧振頻率f0低。 22)

16、1()(LCrrZm Z ESRf0f2021-12-25法拉電子技術(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(jià)：CL11 容量穩(wěn)定：CBB21、CBB13、CH11 高精密：CBB71、CBB72、CBB70 表面安裝：CLN51、CBS52 中高壓：體積小：CL21、CL20 容量穩(wěn)定：CBB21、CBB81 表面安裝：CLN51、2021-12-25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

17、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、CBB212021-12-25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(duì)地（抑制共模干擾） ：Y類 Y2類:MKP63（CQC、UL、ENEC）2021-12-25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