電容器結構特性及分類解析方案

2021-11-05 11:44:20 字數 4727 閱讀 6553

類別:電源技術

電容器是最基礎和重要的電子元件,由兩塊導體夾著一塊絕緣體構成的電子元件。電容器作為三大基本元器件之一,主要作用就是儲能和濾波,另外還有隔直、旁路、耦合、整流、調諧、能量轉換等功能;根據統計整機故障原因中,由電容器選擇和應用方面的原因造成的故障約佔電容器總失效率的55~85%;電容器自身質量造成的失效約佔15~45%。因此,在電子產品中做好電容器的選擇和應用,是保證產品質量和可靠性的基礎。

2 電容器的結構和特性

⑴ 電容器的分類

電容器的種類按介質分有:無機介質電容器、有機介質電容器、電解電容器等;按結構分有:固定電容器、可變電容器和微調電容器三大類。

不同介質的電容,在結構、成本、特性、用途等都大不相同。

⑵ 常用電容器的結構和特性

① 鋁電解電容器

內裝液體電解質,外裹鋁皮;外表做負極,內插鋁帶做正極。特點是體積小、容量大、可耐受大的脈動電流,但容量誤差大、洩漏電流大、損耗大,穩定性差。

② 鉭電解電容器

鉭電容是由稀有金屬鉭加工而成,鉭電容最大的優勢是沒有壽命限制,因為所有的材質都是固體材料,另外有高cv 值、體積小、效能穩定、絕緣電阻高、溫度效能好,適於用在要求較高的電子裝置中。

③ 陶瓷電容器

用陶瓷做介質。在陶瓷基體兩面噴塗銀層,然後燒成銀質薄膜作極板製成。特點是體積小、耐熱性好、損耗小、絕緣電阻大,但容量小。

④ 雲母電容器

用金屬箔或在雲母片上噴塗銀層做電極板,極板和雲母一層層疊合後,再壓鑄在膠木粉或封固在環氧樹脂中製成。特點是介質損耗小、絕緣電阻大、但溫度係數小。

⑤ 紙介電容器

用金屬箔做電極,中間夾極薄的電容紙,卷成圓柱形或者扁柱形芯子,然後密封在金屬殼或者絕緣材料殼中製成。它的特點是體積較小,容量可以做得較大,但是固有電感和損耗比較大。

⑥ 薄膜電容器

結構同紙介電容器,介質是滌綸或聚苯乙烯。滌綸薄膜電容介質常數較高、體積小、容量大、穩定性較好、頻率特性好、介電損耗小,不能做成大的容量,耐熱能力差。而聚苯乙烯薄膜電容器,介質損耗小、絕緣電阻高,但溫度係數大。

⑦ 金屬化紙介電容器

結構與紙介電容器同,由金屬膜代替金屬箔,體積小、容量大。

⑧ 油浸紙介電容器

它是把紙介電容浸在經過特別處理的油裡,增強耐壓。特點是電容量大、耐壓高、但體積大。

⑨ 超電容

實質上由兩個極板和一塊懸掛在電解液中的隔板組成。特點是容量特大,可以達到650f~3000f 的電容值。主要應用於穩定直流總線電壓。可作為充電電池應用。

3 電容器的主要特性引數

⑴ 電容主要特性引數

① 標稱電容量

標誌在電容器上的電容量。但電容器實際電容量與標稱電容量是有偏差的,精度等級與允許誤差有對應關係。一般電容器常用ⅰ、ⅱ、ⅲ級,電解電容器用ⅳ、ⅴ、ⅵ級,根據用途選取。

電解電容器的容值,取決於在交流電壓下工作時所呈現的阻抗,隨著工作頻率、溫度、電壓以及測量方法的變化,容值將有變化。

② 額定電壓

在最低環境溫度和額定環境溫度下可連續加在電容器的最高直流電壓的有效值,如果工作電壓超過電容器的耐壓,電容器將被擊穿,造成損壞。在實際中,隨著溫度的公升高,耐壓值將變低。

③ 絕緣電阻

直流電壓加在電容上,產生漏電電流,兩者之比稱為絕緣電阻。當電容較小時,主要取決於電容的表面狀態;容量》0.1μf 時,主要取決於介質。絕緣電阻越大越好。

④ 損耗

電容在電場作用下,在單位時間內因發熱所消耗的能量叫做損耗。損耗與頻率範圍、介質、電導、電容金屬部分的電阻等有關。

⑤ 頻率特性

隨著頻率的上公升,一般電容器的電容量呈現下降的規律。當電容工作在諧振頻率以下時,表現為容性,當超過其諧振頻率,表現為感性,此時就不是乙個電容而是乙個電感了。所以一定要避免電容工作於諧振頻率以上。

⑵ 電容器選擇常用的幾個引數

① 溫度係數,也就是電容值隨溫度變化的範圍。

② 損耗因數,因為電容器的洩漏電阻、等效串聯電阻和等效串聯電感,這三項指標幾乎總是很難分開,所以許多電容器製造廠家將它們合併成一項指標,稱作損耗因數,主要用來描述電容器的無效程度。損耗因數定義為電容器每週期損耗能量與儲存能量之比。又稱為損耗角正切。

③ q值,又稱為品質因數,是損耗因數的倒數。一般電容的手冊中會標註q或損耗因數。

④ 介電常數k,電容的不同主要是填充介質的不同,介電常數的大小關係電容的體積和介質吸收不同,介電常數大,在較小的體積上就可以整合很大的容量,但介質吸收就很嚴重。

4 電容器選用方法

⑴ 電容選擇考慮原則

要留足餘量, 不能勉強利用, 否則將造成不必要的損壞.主要考慮以下幾點:

① 應根據電路要求選擇電容器的型別;

② 合理確定電容器的電容量及允許偏差;

③ 選用電容器的工作電壓應符合電路要求;

④ 優先選用絕緣電阻大、介質損耗小、漏電流小的電容器;

⑤ 應根據電容器工作環境選擇電容器。

⑵ 電容器在電路中的常規選用

① 不同電路條件電容器型別的選擇

對於要求不高的低頻電路和直流電路,一般可選用紙介電容器,也可選用低頻瓷介電容器。在高頻電路中,當電氣效能要求較高時,可選用雲母電容器、高頻瓷介電容器或穿心瓷介電容器。在要求較高的中頻及低頻電路中,可選用塑料薄膜電容器。

在電源濾波、去耦電路中,一般可選用鋁電解電容器。對於要求可靠性高、穩定性高的電路,應選用雲母電容器、漆膜電容器或鉭電解電容器。對於高壓電路,應選用高壓瓷介電容器或其他型別的高壓電容器。

對於調諧電路,應選用可變電容器及微調電容器。

② 不同電路條件電容器容量的選擇

在低頻的耦合及去耦電路中,一般對電容器的電容量要求不太嚴格,只要按計算值選取稍大一些的電容量便可以了。在定時電路、振盪迴路及音調控制等電路中,對電容器的電容量要求較為嚴格,因此選取電容量的標稱值應盡量與計算的電容值相一致或盡量接近,應盡量選精度高的電容器。在一些特殊的電路中,往往對電容器的電容量要求非常精確,此時應選用允許偏差在±0.

1%~±0.5%範圍內的高精度電容器。

③ 耐壓有較高要求場合電容器的選擇

一般情況下,選用電容器的額定電壓應是實際工作電壓的(1.2~1.3)倍。

對於工作環境溫度較高或穩定性較差的電路,選用電容器的額定電壓應考慮降額使用。電容器的額定電壓一般是指直流電壓,若要用於交流電路,應根據電容器的特性及規格選用;若要用於脈動電路,則應按交、直流分量總和不得超過電容器的額定電壓來選用。

④ 環境有較高要求的場合電容器的選擇

(a)在高溫條件下使用的電容器應選用工作溫度高的電容器。

(b)在潮濕環境中工作的電路,應選用抗濕性好的密封電容器。

(c)在低溫條件下使用的電容器,應選用耐寒的電容器。這對電解電容器來說尤為重要,因為普通的電解電容器在低溫條件下會使電解液結冰而失效。

(d)選用電容器時應考慮安裝現場的要求。電容器的外形有很多種,選用時應根據實際情況來選擇電容器的形狀及引腳尺寸。

⑤ 常見電路電容器的一般選擇(但要考慮電容的效能引數與使用環境的條件密切相關)

(a)高頻旁路:陶瓷電容器、雲母電容器、玻璃膜電容器、滌綸電容器。

(b)低頻旁路:紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、滌綸電容器。

(c)濾波:鋁電解電容器、紙介電容器、復合紙介電容器、液體鉭電容器。

(d)調諧:陶瓷電容器、雲母電容器、玻璃膜電容器、聚苯乙烯電容器。

(e)高頻耦合:陶瓷電容器、雲母電容器、聚苯乙烯電容器。

(f)低頻耦合:紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、滌綸電容器、固體鉭電容器。

焊接時,減少使用活性高、酸性強的助焊劑,用免清洗助焊劑,注意焊接條件。

發布: 2012-3-20 14:45 | 作者: —— | **: 元器件交易網 | 檢視: 76次

tag: 元器件可靠性大電容器絕緣體

1 前言

電容器是最基礎和重要的電子元件,由兩塊導體夾著一塊絕緣體構成的電子元件。電容器作為三大基本元器件之一,主要作用就是儲能和濾波,另外還有隔直、旁路、耦合、整流、調諧、能量轉換等功能;根據統計整機故障原因中,由電容器選擇和應用方面的原因造成的故障約佔電容器總失效率的55~85%;電容器自身質量造成的失效約佔15~45%。因此,在電子產品中做好電容器的選擇和應用,是保證產品質量和可靠性的基礎。

2 電容器的結構和特性

⑴ 電容器的分類

電容器的種類按介質分有:無機介質電容器、有機介質電容器、電解電容器等;按結構分有:固定電容器、可變電容器和微調電容器三大類。

不同介質的電容,在結構、成本、特性、用途等都大不相同。

⑵ 常用電容器的結構和特性

① 鋁電解電容器

內裝液體電解質,外裹鋁皮;外表做負極,內插鋁帶做正極。特點是體積小、容量大、可耐受大的脈動電流,但容量誤差大、洩漏電流大、損耗大,穩定性差。

② 鉭電解電容器

鉭電容是由稀有金屬鉭加工而成,鉭電容最大的優勢是沒有壽命限制,因為所有的材質都是固體材料,另外有高cv 值、體積小、效能穩定、絕緣電阻高、溫度效能好,適於用在要求較高的電子裝置中。

③ 陶瓷電容器

用陶瓷做介質。在陶瓷基體兩面噴塗銀層,然後燒成銀質薄膜作極板製成。特點是體積小、耐熱性好、損耗小、絕緣電阻大,但容量小。

④ 雲母電容器

用金屬箔或在雲母片上噴塗銀層做電極板,極板和雲母一層層疊合後,再壓鑄在膠木粉或封固在環氧樹脂中製成。特點是介質損耗小、絕緣電阻大、但溫度係數小。

⑤ 紙介電容器

用金屬箔做電極,中間夾極薄的電容紙,卷成圓柱形或者扁柱形芯子,然後密封在金屬殼或者絕緣材料殼中製成。它的特點是體積較小,容量可以做得較大,但是固有電感和損耗比較大。

⑥ 薄膜電容器

結構同紙介電容器,介質是滌綸或聚苯乙烯。滌綸薄膜電容介質常數較高、體積小、容量大、穩定性較好、頻率特性好、介電損耗小,不能做成大的容量,耐熱能力差。而聚苯乙烯薄膜電容器,介質損耗小、絕緣電阻高,但溫度係數大。

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