摘要:簡要討論了電容器的特性、分類及其參數(shù)對工作狀態(tài)的影響, 并結(jié)合美國 CDE 公司的產(chǎn)品, 說明了在電容器選型時容易忽略的問題。
1、簡介：
電容器是應用最廣的無源電子元件之一，被廣泛用于濾波、旁路、退藕、隔直、藕合、吸收、儲能、補償、振蕩、微分、積分以及定時、分壓、電源變換等場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用于信號采集，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。其特點是低電壓、小電流; (2)普通用途表貼式電容器其應用特點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)級各種移相電容、并聯(lián)電容、電熱電容和馬達電容等。其特點是高電壓、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)來描述的，為此，可用以下參數(shù)來描述電容器的品質(zhì):
(1)標稱容量及誤差如果要求精w,須選擇哈當品和誤差;
(2)額定工作電壓這是指在不超過額定的任意溫度下，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，其和應當小于電容器額定工作電壓，并應留有余量;
(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。電容器會因過熱而失效，尤其是在高頻工況下，所以，tgs值應選小一些;
(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)境下工作的還應當注意負額定工作溫度;
(5)頻率特性電容器阻抗的屬性會隨頻率而變化，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)損耗都會增大。所以，在高頻電路應用時，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，會使介質(zhì)擊穿，導致電容器永久性損壞;
(7)使用壽命一般標注為h/ C，其意義是在額定工作溫度下的使用小時數(shù)。如果工作溫度低于額定值，使用壽命會相應延長。
還有其他一些參數(shù)，在此不一一例舉。
3、美國CDE電容器：
美國CDE電容( CORNELL DUBILIER)公司的電容器有表面安裝(Surface Mount簡稱SMT)電容，電解電容，薄膜電容，云母電容，脈沖高頻電容，馬達電容等大類，數(shù)十個品種，上百個規(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6800.F;③低阻抗。ESRD型在100kHz頻點時的等效串聯(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125 °C;⑤長壽命。ES-RD型在45℃工作溫度下使用壽命長達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表面安裝電容的應用會越來越廣泛，并在我國電子產(chǎn)品向著微型化方向發(fā)展的進程中起著積極的促進作用。
(2)CDE電解電容主要是指在電力電子電路中應用的電解電容。電力電子電容器其特點是高電壓、大電流、高頻率。電壓高不僅會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，漏電流相應也會大些，而且對溫度特性還有更高的要求。電容器對電源頻率十分依賴，一般低頻用電解電容頻率在lOkHz時便開始呈現(xiàn)電感性，因而會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電解電容的特點是:①超大容量。DCMC型容量高達270萬微法;②高電壓。550C型額定工作電壓可達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超長壽命。381 EL型在105℃及額定紋波電流下壽命可達7000小時，若在65℃工作溫度下，壽命可長到10萬小時。此外，101 C和125等品種都是軍用品或超級工業(yè)品，經(jīng)受了十分苛刻的挑選和極為嚴酷的考驗。優(yōu)秀的品質(zhì)使其廣泛應用于開關電源、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元件的過電壓吸收，分引線式和模塊式兩類。CDE脈沖高頻電容特點是: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能力，并直接安裝在開關元件上，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)時一定要留有余量，讓電容器安全地工作。
4、結(jié)束語：
電容器的品質(zhì)直接影響到它的工作狀態(tài)，從而關系到電路功能的發(fā)揮。電容器選擇得合理，對保證電路正常運行有著十分重要的意義。美國CDE公司的電容器具備高效、高容、低阻抗、超高溫、長壽命等特點，相信它對您的應用選型必定有所幫助。