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薄膜电容器应用选型指引.PDF

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薄膜电容器应用选型指引.PDF

薄膜电容器应用选型指南 电容器主要用于储能、耦合(隔直)、旁路(去耦)、振荡、定时、移相、保持 (采样保持电路和积分电路)、滤波、噪声抑制等电路。根据电路技术参数及环境条 件的区别选择不同类别的电容器。不同类别的电容器,参数的侧重点不同,都有对应 的优点及缺点。 电容器的分类方法很多,可按使用介质材料分类、封装形式分类、引出线方式 分类、应用产品类别分类等分类方法。按选用电介质材料分类,可大致分为如下几 大类: 1、薄膜电容器:最传统、最容易理解的一类电容器。是电容器家族中品种最 多,最能满足各种特殊应用要求的电容器。后面将重点介绍这一类电容器 的应用选择; 2、瓷介电容器:应用最为普及的一类电容器。产品类别仅次于薄膜电容器, 按使用介质的特性可分为:高频瓷介电容器(一类瓷介电容器)、低频瓷介 电容器(二类瓷介电容器)和半导体瓷介电容器(三类瓷介电容器); 3、云母电容器:云母是各类电介质中综合性能最好的材料,其容量误差可以 做到 2% 以内,在高频及射频领域有独特的优势; 4、电解电容器:应用最为广泛的一类电容器。主要用于低频(工频)滤波去 耦及大能量储能,单体电容的额定电压一般不会超过 450V,在线路应用中, 叠加在直流上的交流电压不得超过直流电压的 25% 。电解电容器主要分为: 铝电解电容器和钽电解电容器; 5、超级电容器:近年来新发展起来的一类电容器,容量大(法拉级容量)能 量密度高,额定电压低。 以上是常用的电容器分类方法,每一个大类根据电介质、结构方式、工艺特点 及主要性能参数的不同,又分为不同的小类,具体的应用选型请参考相关产品的有 关资料,下面主要针对薄膜电容的应用选型进行分类介绍。 云母电容器和薄膜电容器和与其它类电容器相比有:电容量稳定(基本不随电 压变化),温度系数小,精度高,损耗低,等效串联电阻小,绝缘电阻高,漏电流小, 可长期保存,使用前无需赋能等优点,同时存在容量体积比小,价格较高等缺点。薄 膜电容器可适用于从低频 (Hz 级)到高频(MHz 级)的宽频率范围;容量可从 1000pF 第 1 页 共 5 页 到 10 μF ;额定电压从几十伏到几十千伏;抗冲击电流能力强,可大到几十千安培以 上。 云母电容器:它是高频及射频电路优选类型之一。云母介质的介电强度高,介 质损耗小,耐热性好,化学性能稳定,膨胀系数小。云母电容器多采用叠片方式,等 效串联电阻小,绝缘电阻高,高温特性好,电容量温度稳定性好,容量精度高,价格 高等特点。云母电容器多用于对稳定性和可靠性要求较严的高频及射频电路。云母叠 片电容器主要有普通结构和高 dV/dt 结构两种,高 dV/dt 结构云母电容器主要用于谐 振和功率传输电路。 薄膜电容器:目前,介绍薄膜电容器的资料较少,电容器的选型比较困难。不 同的介质材料适用于不同的频率范围;同一种介质材料,不同内部结构,适用于不同 电路。薄膜电容器适用于从低频到高频的绝大部分电路,能满足各种特殊应用电路及 特殊工作环境条件。由于薄膜电容器产品的特性化,这一类电容器的选型比较困难, 没有统一的选型标准,有的需要根据具体的应用电路及环境条件,进行专门设计和特 殊工艺处理。以下的选型介绍仅作参考,对于不确定的应用选型,请与我厂技术支持 人员联系。 根据薄膜介质、内部结构、封装形式、应用环境的不同,薄膜电容器的种类繁 多,不同企业产品的侧重点不同,分类方式也不同。按介质材料进行分类,薄膜电容 器可分为: 1、金属化薄膜电容器 薄膜电容器 2、金属箔式电容器 3、复合介质薄膜电容器 一、金属化薄膜电容器 金属化薄膜电容器是在很薄(微米级)的有机薄膜上蒸镀一层极薄(纳米级) 的金属后,通过切膜、卷绕、定形、喷金、封装而成,是薄膜电容器中产量最大、应 用最广、规格最齐的一类电容器。金属化薄膜电容器有 自愈特性和开路失效特性。 自愈特性:当金属化薄膜电容器由于电介质存在疪点而发生击穿时,击穿处会 立即产生一种电弧电流,而且这个电流密度集中在击穿点中心,由于金属层极薄(不 到 0.1 μm ),该电流所产生的热量足以使击穿点附近的金属熔化蒸发,在击穿区周围 第 2 页 共 5 页 形成无金属区,重新使电容器的两极间恢复绝缘,从而使电容器恢复正常工作。电容 器自愈后容量略有下降,但一般不会影响正常工作。 开路失效特性:金属化薄膜电容器失效初期表现为电容量下降、损耗值增加或 等效串联电阻增大;严重失效后,电容量降为零,电容器成开路状态。一般不会因金 属化薄膜电容器失效而扩大故障范围或导致其它器件损坏。 金属化薄膜电容器为无感卷绕,与其它类薄膜电容器相比有体积小、容量大、 能自愈、开路失效、一致性好、等效串联电感小等特点。根据薄膜介质的不同可分为 聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯等非极性有机介质电容器和聚酯(涤纶)、 聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚砜等弱极性有机介质电容器。非极性有机介质电 容器与弱极性有机介质电容器相比,损耗更低、介电常数更小。目前常用的有机金属 化薄膜电容器有:聚丙烯电容器、聚酯(涤纶)电容器、聚碳酸酯电容器、聚苯硫醚 电容器等几种,下面针对这几种电容器的特性作对比性的介绍供选型时参考。 聚丙烯电容器:它是非极性有机介质电容器中的优秀类型之一,机械强度高, 耐温高,吸收系数小,有优良的的高频绝缘性能,电容量、损耗角正切在很宽频率范 围内与频率变化无关。介电强度随温度升高而有所增加,电容量、损耗角正切随温度 变化很小。容量随温度升高而降低(负温度系数电容器),可与正温度系数电容器组 合使用,满足温度系数要求很小的电路。几乎可以用于 10MHz 以下、没有特殊要求 的所有交、直流电子电路和高压滤波、储能及脉冲电路。 聚酯(涤纶)电容器:它是弱极性有机介质电容器中应用最普遍的类型之一, 聚酯薄膜具有良好的介电性能,机械强度高,吸水率较低,耐温高,容量体积比大; 但损耗角正切和吸收系数大,不宜作中、高频电路的交流电容器。tg δ随频率变化较 大,多用于对tg δ要求不高,频率较低的低频段电路(交流频率最好不要超过10KHz), 如旁路(去耦)、直流及脉动电路。 聚碳酸酯电容器:它具有较好的电性能,在相当宽的温度范围内,仍然保持电 性能不变,可以使用的温度范围从-55℃到 125℃。电容量从常温至 85℃变化很小,tg δ随温度升高而下降,是极性介质中tg δ较小的一种。聚碳酸酯电容器的频率特性较 聚酯电容器好,当频率增加到 10KHz 以后,电容量基本保持不变。tg δ的变化与一 般电容器不同,随温度的增加反而下降,因此可以用于高温及交流场合。由于其电容 量及 tg δ随频率和温度的变化都很小,因此主要用于信号稳定性和精度要求较高的 第 3 页 共 5 页 中、低频交流电路(交流频率最好不要超过 100KHz),如振荡、精密定时、移相、 保持(采样保持电路和积分电路)、滤波等电子电路。 聚苯硫醚电容器:它具有优良的电性能,在很宽的温度范围内,保持电性能不 变,可以使用的

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