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范文一：电容器相关概念
损耗角正切
电力电容器是一种实际电容器、不是理想电容器，在外施交流电压的作用下，除了会输出一定容量的无功功率Q之外，在电容器的内部介质中、在电容器的极板(铝箔)中、引线等导体中，以及在瓷瓶间的漏泄电流等都会产生一定的有功损耗功率P。通常把电容器的有功功率P与无功功率Q的比值称做为该电容器的损耗角正切，并用下式表示:
tanδ=P/Q
式中:tanδ—电容器的损耗角正切(,);
P—电容器的有功功率(W);
Q—电容器的无功功率(var)。
固体电介质击穿 导致击穿的最低临界电压称为击穿电压。均匀电场中，击穿电压与介质厚度之比称为击穿电场强度(简称击穿场强，又称介电强度)。它反映固体电介质自身的耐电强度。不均匀电场中，击穿电压与击穿处介质厚度之比称为平均击穿场强，它低于均匀电场中固体介质的介电强度。固体介质击穿后，由于有巨大电流通过，介质中会出现熔化或烧焦的通道，或出现裂纹。脆性介质击穿时，常发生材料的碎裂，可据此破碎非金属矿石。
固体电介质击穿有3种形式 :电击穿、热击穿和电化学击穿。电击穿是因电场使电介质中积聚起足够数量和能量的带电质点而导致电介质失去绝缘性能。热击穿是因在电场作用下，电介质内部热量积累、温度过高而导致失去绝缘能力。电化学击穿是在电场、温度等因素作用下，电介质发生缓慢的化学变化，性能逐渐劣化，最终丧失绝缘能力。固体电介质的化学变化通常使其电导增加 ， 这会使介质的温度上升，因而电化学击穿的最终形式是热击穿。温度和电压作用时间对电击穿的影响小，对热击穿和电化学击穿的影响大;电场局部不均匀性对热击穿的影响小，对其他两种影响大。
? 热击穿。电极间介质在一定外加电压作用下，其中不大的电导最初引起较小的电流。电流的焦耳热使样品温度升高。但电介质的电导会随温度迅速变大而使电流及焦耳热增加。若样品及周围环境的散热条件不好，则上述过程循环往复，互相促进，最后使样品内部的温度不断升高而引起损坏。在电介质的薄弱处热击穿产生线状击穿沟道。击穿电压与温度有指数关系，与样品厚度成正比;但对于薄的样品，击穿电压比例于厚度的平方根。热击穿还与介质电导的非线性有关，当电场增加时电阻下降，热击穿一般出现于较高环境温度。在低温下出现的是另一种类型的电击穿。
? 电击穿。又称本征击穿。电介质中存在的少量传导电子在强外电场加速下得到能量。若电子与点阵碰撞损失的能量小于电子在电场加速过程中所增加的能量，则电子继续被加速而积累起相当大的动能，足以在电介质内部产生碰撞电离，形成电子雪崩现象。结果电导急剧上升，最后导致击穿。1935年，A.R.希佩尔最先提出电子碰撞电离概念。后来，H.弗罗利希等人曾对击穿场强作过定量计算。开始击穿时电子所须具有的能量称为击穿判据。
在不完整或掺杂单晶和一些非晶态电介质中，缺陷和杂质形成的浅位阱束缚的电子所需激活能要比禁带宽度小很多。受外电场加速的传导电子更容易使这部分电子被激活参与导电而引起击穿。
电击穿的另一种机制是1934年C.曾讷提出来的内部冷发射模型。认为强外电场使能带发生倾斜。因而价带上的电子出现隧道效应。当场强为106V/cm数量级时,电子可通过隧道效应移动几百个原子的距离。在约10-12秒时间内导带就可以出现足够数量的电子而引起击穿。
此外，在强电场下金属电极中的自由电子也可以注入于电介质而参与导电，称为外部冷发射。
在研究碱族卤晶体的电击穿时，还提出了等离子体“电磁箍缩模型”。
? 化学击穿。电介质中强电场产生的电流在例如高温等某些条件下可以引起电化学反应。例如离子导电的固体电介质中出现的电解、还原等。结果电介质结构发生了变化，或者是分离出来的物质在两电极间构成导电的通路。或者是介质表面和内部的气泡中放电形成有害物质如臭氧、一氧化碳等，使气泡壁腐蚀造成局部电导增加而出现局部击穿，并逐渐扩展成完全击穿。温度越高，电压作用时间越长，化学形成的击穿也越容易发生。
电介质击穿
dielectric breakdown
在强电场作用下，电介质丧失电绝缘能力的现象。分为固体电介质击穿、液体电介质击穿和气体电介质击穿3种。
击穿---绝缘物质在电场的作用下发生剧烈放电或导电的现象叫击穿。
介质损耗角目录[隐藏]
简介
其他
介质损耗检测的意义及其注意问题
[编辑本段]简介
dielectric loss angle 又称介电相位角。反映电介质在交变电场作用下，电位移与电场强度的位相差。在交变电场作用下，根据电场频率、介质种类的不同，其介电行为可能产生两种情况。对于理想介质电位移与电场强度在时间上没有相位差，此时极化强度与交变电场同相位，交流电流刚好超前电压π/2。对于实际介质而言，电位移与电场强度存在位相差。此时介质电容器交流电流超前电压的相角小于π/2。由此，介质损耗角等于π/2与介质电容器交流电流超差电压的相角之差。
[编辑本段]其他
介质损耗角是在交变电场下，电介质内流过的电流向量和电压向量之间的夹角(即
功率向量角ф)的余角δ，简称介损角。 介质损耗角(介损角)是一项反映高压电气设备绝缘性能的重要指标。介损角的变化可反映受潮、劣化变质或绝缘中气体放电等绝缘缺陷，因此测量介损角是研究绝缘老化特征及在线监测绝缘状况的一项重要内容。
[编辑本段]介质损耗检测的意义及其注意问题
(1)在绝缘设计时，必须注意绝缘材料的tanδ 值。若tanδ 值过大则会引起严重发热，使绝缘加速老化，甚至可能导致热击穿。而在直流电压下，tanδ 较小而可用于制造直流或脉冲电容器。 (2) 值反映了绝缘的状况，可通过测量 tanδ=f(ф)的关系曲线来判断从良状态向劣化状态转化的进程，故tanδ的测量是电气设备绝缘试验中的一个基本项目。 (3)通过研究温度对tanδ值的影响，力求在工作温度下的tanδ值为最小值而避开最大值。 (4)极化损耗随频率升高而增大，尤其电容器采用极性电介质时，其极化损耗随频率升高增加很快，当电源中出现高次(如3次、5次)谐波时，就很容易造成电容器绝缘材料因过热而击穿。 (5)用于冲击测量的连接电缆，其绝缘的tanδ必须很小，否则所测冲击电压通过电缆后将发生严重的波形畸变，影响到测量的准确性。
对于时变电磁场，物质的介电常数和频率相关，通常称为介电系数。
另外:一般情况下化合物介电常数越大，化合物的极性也越大。在天然产物提取分离当中，凭借介电常数数值的比较确定洗脱剂的极性，进而可使化合物得到一个良好的分离。
介电常数又叫介质常数，介电系数或电容率，它是表示绝缘能力特性的一个系数，以字母ε表示，单位为法/米(F/m)
定义为电位移D和电场强度E之比，ε=D/Ε。电位移D的单位是库/二次方米(C,m^2)。
范文二：电容器、电容的概念
电容器、电容的概念
电容器是电路中用以储积电荷的基本元件。由电介质相隔的两纽金属电极片(箔、脂)组成。所用的电介质有固体的、气体的(包括真空)和液体的。按型式分，电容器有固定的、可变的和半可变的三类。按极片间使用的介质分，则有空气电容器、文空电容甜、纸介电容器、塑料薄膜电容器、云四电容器、陶瓷电容器、电解电容器等。 电容器在电力系统中是提高功率因数的重要器件;在电子电路中是获得振荡、滤波、移相、旁路、锅介等作用的主要元件。
电容器储存电荷的能力叫电容量，简称电容，用符号c表示。电容的大小用电容器的电荷量Q与两极板问的电压U之比值表示，即
[local]E:/xiaozhu/Novels/20130128/16-48-34-48-499.jpg[/local]
若在1伏电压作用下，电容器储存的电荷量为1库化，电容就是1法拉。实际上常取较小的单位。
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范文三：超级电容器概念股
超级电容概念拉升 多家上市公司参与研发
2013年08月21日 07:46:35 来源：中国经济网
为期3天的上海电池展览会在上海新国际博览中心开幕，展会上超级电容器成为最受关注的亮点。
超级电容行业前景看好
此次展览会由第四届中国（上海）国际超级电容器产业展览会和第五届中国（上海）国际电池产品及技术展览会组成。 公开信息显示，上届展会云集了MAXWELL、今朝时代、上海奥威、朝阳立塬、锦州凯美等知名企业。昨天有媒体报道，深圳今朝时代新能源技术有限公司研究院院长贺持缓表示，MAXWELL公司目前仍占据我国超级电容90%的市场，但随着国内多家企业解决技术瓶颈，明年国产超级电容占比将从10%上升至30%。未来数年，新能源汽车、智能电网配网自动化、风力发电、轨道交通领域对超级电容将具有巨大需求。
多家上市公司参与研发
受展会召开影响，昨天超级电容概念股盘中拉升。截至收盘，江海股份上涨6.67%、铜峰电子上涨2.11%、力合股份上涨2.07%。 国内多家上市公司都在积极参与超级电容器的研发。力合股份19日在投资者互动平台表示，公司目前正在筹划活性炭超级电容器。公司对超级电容器的研发及应用已储备了较多技术和人才，对各种使超级电器技术提升的材料应用一直很关注，也许以后也会应用到公司的研发和生产中。
8月15日中国南车宣布成立我国首个超级电容研究所，专业研发高比能、低成本的新型超级电容器等。
此外，深圳惠程8月1日在互动平台也曾表示，公司超级电容器项目处于实验室阶段。铜峰电子的“安徽省薄膜及薄膜电容器省级实验室”早在2011年就入选省重点实验室。
大同证券投资顾问付永翀表示，超级电容器概念一直是市场关注的热点概念之一，相关个股如江海股份、法拉电子等有望得到市场的关注。本次大会的召开，将进一步放大市场对于未来超级电容发展的想象空间。但是需要注意的是，目前这个概念更多还是以炒作为主，因此操作方面需要注意短期操作为主，把握波段机会。
澳研制出更致密超级电容
据每日科学网站近日报道，澳大利亚科学家用石墨烯制造出了一种更致密的超级电容，其使用寿命可与传统电池相媲美，且能量密度为现有超级电容的12倍，可广泛应用于可再生能源存储、便携式电子设备以及电动汽车等领域。
范文四：电容器的基本概念
电容器的基本概念
最简单的电容器是由两块平行并且彼此绝缘的金属板组成。由于两块平行并且彼此绝缘的金属板具有存储电荷的能力,因此电容器是一种可存储电荷的元件。电容器的符号见图31,它形象地表达出电容器是由两块平行并且彼此绝缘的金属板组成。图31中从左到右依次表示的是固定电容器、预调电容器、可调电容器和有极性的电容器。
电容量标明电容器存储电荷的能力,它是电容器的基本参数,电容量由下式确定:
C=Q/U
式中,C———电容量,单位是F(法);Q———一个电极板上的电荷量,单位是C(库);U———两电极板之间的电位差,单位是V(伏)。
如果一个电极板上所带的电荷量为1C,两电极板之间的电位差为1V,这时电容器的电容量为1F。由于F(法)这个单位在使用时太大,工程上常用它的导出单位。
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范文五：电容器基本概念
1, 电解电容器的构造
腐蚀 Etching
阳极和阴极金属箔是由高纯度的, 很薄的只有0.02—0.1mm铝箔做成的, 为了增加表面积和电容量, 与电解液接触的表面积的增加是通过蚀刻金属箔去溶解铝, 使整个铝箔的表面形成一个高密度的网状的有几十亿个精细微管道的结构.
化成 Forming
阳极箔上有电容器的电介质. 电介质是一层很薄的铝氧化物,AL2O3, 那是一个在阳极箔上的化学生长过程, 这个过程叫“化成”.
这个电压是最后电容器额定电压的135%-200%.
阴极箔不用化成, 它保持着很高的表面积和高密度的蚀刻模式.
氧化膜的耐电压不足和电解液自身的闪火放电都会造成短路.
卷绕 Winding
电容元件的卷绕是一层隔离纸, 一层阳极箔, 另一层隔离纸和阴极箔. 这些隔离纸防止箔之间接触形成短路, 这些隔离物后
来保留住电解液.
在卷绕铝箔芯子或卷绕过程中为后来连接电容器端子附上箔. 最好的方法是通过冷焊, 把箔焊上带子, 冷焊可以减少短路失效, 有更好的高纹波电流性能和放电性能.
内引出端面切口、与引出端铆接的箔条和电极箔剖面的切口都会有毛刺, 从而造成相对电极间短路.
电容器发热芯包膨胀和安全阀打开时的压力冲击, 芯包发生变形, 导致电极间短路.
封口 Sealing
电容元件被密封在一个罐子里.
为了释放氢, 密封圈不是密闭的, 它经常是压力封闭的即将罐子的边沿滚进一个橡胶垫圈, 一个橡胶末端插销或滚进压成石碳酸薄板的橡胶.
太则紧密封会导致压力增加, 太松则密封会因为电解液的可允许的流失而导致缩短寿命.
2, 电容量
电容量公差 Capacitance Tolerance
电容量的公差是指可允许的电容量的最大值和最小值, 用相对于额定电容量的百分数的增加和减少来表示, 即ΔC/C.
电容量的温度特性 Capacitance Temperature characteristics
电容量随温度的变化而变化. 这个变化的本身很小程度上是依赖于额定电压和电容的尺寸的.
从25℃到限制的最高温度电容量的增加量小于5%.
大部份电容在-20℃至-40℃時, 容值下降 很快 , 对於標稱-40℃的產品, 在-40℃時低压的电容, 电容值一般下降20%,高压电容下降40% .
对于额定温度为-55℃的电容 , 在-40℃时电容值的下降量一般小于10%,在 -55℃时电容值的下降量一般小于20% . 电容量的频率特性 Capacitance frequency characteristics
等效电容值随频率的增加而降低. 根据电容量自谐振频率一般低于100kHz.
電容量和電壓關係 Capacitance vs Voltage
例如: 如果我们有一个20V 1.2F 尺寸为3×8.63的电容器, 我想用400V 同样尺寸的电容器去代替, 那我们选用的容量是多少?
1.2×(400/20)1.5=13000uF --- 0.013F@400V 即:C1*V1^1.5＝C2*V2^1.5
3, 电压
额定DC 电压 Rated DC voltage
额定直流电压时标示在电容上的电压, 它是包括纹波电压的最大峰值电压, 这个电压可能在额定温度范围内在端子之间持续的被供给. 较高额定电压的电容可能代替较低额定电压的电容所只要外形尺寸,DF 和ESR 的额定值是兼容的.
工作电压(working voltage)简称WV
应为标称安全值, 也就是说应用电路中, 不得超过此标称电压. 电解电容工作在远低于额定工作电压时, 由于不能得到有效的足以维持电极跟电解液之间的退极化作用, 会导致电解电容的极化而降低涟波电流, 增大ESR, 从而提早老化. 但是这个说法的前提是“远低于额定工作电压”,综合一些长期的实践经验来看, 选取额定工作电压标称值的2/3左右为正常工作电压, 是比较合理的.
额定浪涌电压 Rated surge voltage
额定浪涌电压是最大的直流过电压, 即25℃时时间不超过30秒偶然的间隔不少于5分钟电容可能承受的的电压.
浪涌电压的测量 Surge voltage measurement
在正常的室温下给电容通过一个1000Ω±10%的电阻加上
额定浪涌电压(如果电容量是2500uF 或更高, 则使用2500,000/CΩ±10%的电阻,C 是电容单位是uF). 循环加电压1/2分钟开接着41/2分钟关, 当处于关状态时, 每个电容通过充电电阻或等效电阻放电. 重复循环120小时. 公布测试的必要条件是为了DCL,ESR,DF 满足最初的条件, 且没有机械损坏或电解液的泄漏的迹象. 没有小滴或可视的流动的电解液残留物是允许的.
瞬态过压 Transient over-voltage
铝电解电容一般能承受限制能量的非常高的瞬态过压. 超过电容浪涌电压额定值50V 以上的应用将造成高的漏电流和固定电压工作模式就像齐纳二极管的反向击穿.
如果电解液不能承受电压的压力, 电容可能损坏短路, 但是即使电解液能承受电压的压力, 这种操作模式也不能维持很长时间, 因为由电容所产生的氢气和压力的积累将造成损坏.
冗余电压
铝电解电容器先充电, 再放电, 而后将引线短接, 再将其放置一段时间后, 两端子间存在电压上升的现象; 由这种现象所引起的电压称之为再生电压.
当电压施加在介质之上时, 在介质内部引起电子的转移, 从而在介质内部产生感应电场, 其方向与电压的方向相反, 这种现
象称之为极化反应.
在施加电压引起介质极化后, 如果两端子进行放电一直到端子间的电压为零, 尔后将其开路放置一段时间后, 一种潜在的电势将出现在两端子上, 这样就引起了再生电压. 再生电压在电容器开路放置10天~20天时达到峰值, 然后逐渐降低, 再生电压有随着元件变大而增大的趋势.
如果电容器在产生再生电压后, 两端子短路, 瞬间高压放电可能引起组装线上的操作员工的恐惧感, 并且, 有可能导致一些低压驱动元件被击穿的危险, 预防出现这种情况的措施是在使用前加100ohm~1Kohm的电阻进行放电, 或者在产品包装中用铝箔覆盖引起两端子间短路放电.
极性-反向电压 Polar-Reversed Voltage
在电路设计和安装时要检查每一个电容的极性. 在电容上会标示极性. 尽管电容能持续承受1.5V 的反向电压, 超过这个值就会因为过热, 压力过大或介质损坏而损坏电容. 这会造成相关联的开路或短路故障和电容压力释放口的破裂.
充电-放电 Charge-Discharge
铝电解电容没有被设计成可以频繁快速的充电和放电, 频繁快速的充电和放电会使电容因为过热, 压力过大或崩溃而损坏, 随后的故障是开路或短路.
对于充电-放电的应用使用电容设计成这种应用, 不要超过制造商所建议的放电速率.
电压分配 Voltage Sharing
在充电期间, 每个串联电容的电压与实际的电容量的倒数成正比. 但是达到最终电压时, 每个电容上的电压与电容的漏电流的倒数成正比. 当然串联回路上所有的漏电流是相同的, 趋向于更高漏电流的电容将获得比较小的电压. 因为漏电流随所提供的电压的增加而增加, 较低的电压会造成较高的漏电阻抗, 使电压趋向相同. 测试高压母线上的串联电容, 供给电容多出额定电压两倍的10%的电压, 在整个温度范围内显示出良好的电压分配, 没有电容电压曾经超过其额定值.
电压的降额 Voltage Derating
电压的降额用百分比来表示, 即给定电压小于额定电压的百分比, 如一个450V 的电容工作在400V 将有11%的电压降额.
如用至少高于额定电压135%的化成电压和85℃的额定或更高温度 鋁箔所制作的铝电解电容器, 不需要过多的电压降额, 降额可持续增加工作寿命.
在应用中, 在温度小于45℃时工作不需要降额.
高于75℃,10%的降额是足够的.
对于更高的温度和高的纹波电流,15% 或20%的降额是合适的.
军事和空间的应用使用50%的电压降额.
在正常室温下, 照相闪光(photoflash)电容可以在满额定电压下被使用, 因为它们是为这样的职责而设计的.
至少10%的电压降额对于频闪(strobe)电容有好处, 因为它们连续工作会使它们变热.
4, 温度
工作温度范围 Operating Temperature Range
它是环境温度范围, 在这个温度下电容被设计能持续工作. 很大程度上化成电压决定了高温限制值.
低温限制值很大程度上由电解液的低温电阻系数所决定. 105 ℃等级的化成电压要高于85 ℃. 所以105 ℃ 等级的电容比85 ℃的电容具有更长的寿命 或更高的承受纹波电流的能力.
. 5, 纹波电流
纹波电流 Ripple Current
纹波电流是流进电容的交流电流. 之所以称为纹波电流是因为其所关联的依附在电容的直流偏置电压上的交流电压的行进就像水上的纹波一样.
纹波电流使电容发热, 太高的温升将使电容超过它的最大可允许管芯的温度而很快损坏, 但是工作于接近最大允许管芯温度将大大缩短预期的寿命.
最大可允许的纹波电流决定于多大可被允许且仍能满足电容的负载寿命指标. 对于铝电解电容工作于最大允许管芯温度其负载寿命指标典型值是1000到10,000小时. 即六个星期到一年零七个星期, 对于大多数的应用这个时间都太短了.
纹波电流的技术规格 Ripple current specification 纹波电流是由在额定温度下获得希望的温升所决定的. 通常额定温度为85℃的电容允许的温升是10℃, 最大允许管芯温度是95℃.
通常额定温度为105℃的电容允许的温升是5℃, 最大允许管芯温度是110℃.
纹波电流额定值通常假定电容是对流冷却, 整个罐子与空气接触.0.006W/℃/in2的对流系数是假设温升是从空气到外壳, 管芯温度假设与外壳温度相同.
功率损耗等于纹波电流的平方乘以ESR , ( P=I (square)*R) .通常使用25℃,120Hz 的最大的ESR, 但是既然ESR 随温度的增加而减少, 所以可使用低于最大ESR 的值去计算功率损耗.
这有一个例子, 对于4700uF ,450V , 直径为3 inch(76mm),
长为55/8 inchs(143mm) 的罐型电容, 其25℃,120Hz 最大的ESR 是30m Ω, 假设你想要这种电容纹波电流额定值. 罐型的面积-不包括端子末端-是60.1in2(388mm2).热导系数是(0.006)(60.1)=0.36W/℃. 对于10℃的温升, 外壳可能损耗3.6W. 所以对于最大的ESR 是30m Ω可允许的纹波电流是11A.(3．6＝I square x 0．03)
像这个例子里的大的罐型电容忽略了从外壳到管芯的温升就会严重的夸大了纹波电流的容量.
纹波电流的温度特性 Ripple current temperature characteristics
对于工作温度小于额定温度额定纹波电流会增加. 在技术指标中会显示增加量. 一般增加量决定于最大管芯温度(Tc),额定温度(Tr)和环境温度(Ta)即:
纹波温度增量=[(Tc- Ta)/ (Tc- Tr)]1/2
高的纹波电流会使工作寿命小于预期寿命, 因为电容时间越长其ESR 越大对于相同的纹波电流发热量会增加. 这加速了磨损.
纹波电流的频率特性 Ripple current frequency characteristics
工作频率不是120Hz 时, 要校正额定纹波电流. 在技术指标
中会显示增加量. 通常增加量决定于预期随频率的变化的ESR, 但是就像上面所讨论的,ESR 是温度, 电容量, 额定电压和频率复杂的函数. 所以很难产生一个精确模拟其对频率依赖的纹波-频率的增量表. 对于高纹波电流的应用要确认在你感兴趣的频率下的ESR, 并计算总的功率损耗.
电解电容器的寿命还与电容器长时间工作的交流电流与额定脉冲电流(一般是指在85℃的环境温度下测试值, 但是有一些耐高温的电解电容器是在125℃时测试的数据) 的比值有关. 一般说来, 这个比值越大, 电解电容器的寿命越短, 当流过电解电容器的电流为额定电流的3.8倍时, 电解电容器一般都已经损坏. 所以, 电解电容器有它的安全工作区, 对于一般应用, 当交流电流与额定脉冲电流的比值在3.0倍以下时, 对于寿命的要求已经满足.
实际上d 的变化范围在5%—20%之间, 它造成纹波电流大小约是电容直流输出电流, 的2-4倍.D 的选择对电容器的影响很大, 一个比较小的d 值和高峰值的冲点线路能够产生一个比较大的纹波电流值. 纹波电流和d 的关系可在中看到, 根据ESR 和频率的关系, 变换d 将会导致电容的能耗, 这个能耗正比于纹波电流, 或正比于纹波电流的平方, 或者是着两个值中的某一点.
涟波电流对于石机的滤波电路来说, 是一个很重要的参数. 涟
波电流Irac 是愈高愈好. 他的高低与工作频率相关, 频率越高Irac 越大, 频率越低Irac 越小. 传统的认为我们需要在低频时能够有很高的涟波电流, 以求得到良好的大电流放电特性, 使的低频更加结实饱满富有弹性, 以及良好的控制驱动特性; 实际上在高频时高的涟波电流对音色的正面帮助也很大, 可以使高频有更好的延伸和减小粗糙感.
在我们现有的摩滤波电容的文章中, 推荐的大部分电容都是日本货, 比如说elna, 红宝石,nichicon(篮精灵), 当然还有日本化工等品种, 由于我们一入道就接触这些电容, 因此先入为主的我们就认为这些电容就是最好的电容. 当然, 玩胆机的朋友, 眼界更为开阔, 他们决不轻易使用这些日本货, 而是想方设法地去寻找欧美货. 根据本人这些年的实践来看, 在上面的那些日本货中, 除了ENLA 的极少数品种和欧美品种和能有一拼外, 其他的品种根本不是欧美货的对手.
在胆机用滤波电容中, 美国的cornell dubilier的效果不错, 它的直径是35mm, 高度要比日本货高一倍, 但是相同耐压的RIFA 电容的直径是75mm, 无法安装.cornell dubilier电容的脚是2个较粗的接线柱, 通过螺丝固定, 而很多日本货是四个脚, 直接焊接, 因此在替换的时候仍然比较麻烦, 我费了很大力气才把我的胆机上的四个滤波电容换好.
6, 等效串联電阻 ESR
等效串联电阻 Equivalent Series Resistance
等效串联电阻(ESR)是一个单一的电阻值, 它代表了所有的电容的欧姆损耗与电容相串联.
用于DC/DC开关稳压电源输入滤波电容器, 因开关变换器是以脉冲形式向电源汲取电能, 故滤波电容器中流过较大的高频电流, 当电解电容器等效串联电阻(ESR)较大时, 将产生较大损耗, 导致电解电容器发热. 而低ESR 电解电容器则可明显减小纹波(特别是高频纹波) 电流产生的发热. 电解电容器ESR 较低, 能有效地滤除开关稳压电源中的高频纹波和尖峰电压.
ESR 的高低, 与电容器的容量、电压、频率及温度…都有关,ESR 要求越低越好. 当额定电压固定时, 容量愈大 ESR愈低.
当容量固定时, 选用高额定电压的品种可以降低 ESR. 低频时ESR 高,
高频时ESR 低,
高温也会使ESR 上升.
ESR 的测量 ESR measurement
对于铝电解电容, 是在25℃时测试在一个测量桥式电路中等效串联电路中的电阻值作为ESR 的值, 测量桥式电路用120Hz 没有谐波含量最大AC 信号电压为1Vrms 没有正向
偏置电压的电源来供电.
ESR 的温度特性 ESR Temperature characteristics ESR 随温度的的增加而降低.
从25℃到限制的最高温度ESR 大约降低35%到50%. 但是在限制的最低温度时ESR 的增加超过10倍.
对于额定温度为-20℃或-40℃的电容, 在-40℃时ESR 的增加超过100倍.
ESR 的频率特性 ESR Frequency characteristics
像DF 一样,ESR 随频率而变化. 重写一次上面DF 的公式,ESR 可由下面的公式来模拟:
ESR=10,000(DFif) /2лfC +ESRhf
用ESR 来表示, 在低频时ESR 随着频率的增加稳定的下降, 关电源的体积不断缩小, 能量转换效率不断提高, 使得开关电源的工作频率不断提高(从20kHz 到500kHz, 甚至达到1MHz 以上), 导致其输出部分的高频噪声加大, 为了有效滤波, 必须使用超低高频阻抗或低等效串联电阻(ESR)的电容器.
D.3 损耗因数- Dissipation Factor(DF)
Tan& (损耗角正切)
在等效电路中, 等效串联电阻ESR 同容抗1/wC 之比称为 Tan& ,其测量条件与电容量相同.
Tan&=R(ESR)/(1/ wC)= wC R(ESR)
其中:R(ESR)= ESR(120HZ) w =2 X 3.14 f F= 120Hz
Tan& 随着测量频率的增加而变大, 随着测量温度的下降而增大.
损耗因数是测量损耗角的正切值并用百分数来表示. 损耗因数也是ESR 同容性电抗的比值, 因此与ESR 有关, 用公式表示:
DF=2лfC(ESR)/10,000
DF 是用百分数表示的没有单位的数值, 测试频率f 的单位是Hz, 电容量C 的单位是Uf,ESR 的单位是Ω.
DF 的测试 DF measurement
DF 的测试是在25℃用120Hz 没有谐波含量最大AC 信号电压为1Vrms 没有偏置电压的电源来供电下完成的.DF 的值与温度和频率有关.
DF 的温度特性 DF Temperature characteristics
损耗因数随温度的升高而降低. 从25℃到最高温度限制值时
DF 大约降低50%,但是在最低温度限制值时,DF 增加超过10倍. 额定温度为-55℃的更好的器件的DF 值在-40℃时增加量不到5倍.
DF 的频率特性 DF Frequency characteristics、
损耗因数在高频时随频率的变化而变化.DF 用以下的公式来模拟:
DF=DFif+2лfC(ESRhf)/10,000
DF 是用百分数来表示的总的损耗因数,DFif 是用百分数来表示的低频的损耗因数,ESRhf 是高频时的ESR 单位Ω,f 是测试频率单位Hz,C 是测试频率下的电容量单位uF .DFif 是由功率损失所造成的, 功率损失是由在铝氧化介质的分子排列方向的电场所产生的.ESRhf 是由在薄膜, 连接器和电解液/隔离物垫上的阻性损耗所造成的. 电解液/隔离物垫上的电阻值经常起主导作用, 它的电阻值随频率变化很小.DFif 的范围大约是从1.5%到3%.ESRhf的范围是从0.002到10Ω, 随温度而降低.
上面DF 的公式表明DF 在低频时是个常数, 在交越频率处跨越到降低的DF 和固定的ESR, 交越频率与电容量成反比. 因此高电容量的电容其交越频率就低. 随着频率的增加高电容量的电容比低电容量的电容DF 降低的更多.
DF 值是高还是低, 与温度、容量、电压、频率……都有关系;
当容量相同时, 耐压愈高,DF 值就愈低.
频率愈高,DF 值愈高,
温度愈高, DF值也愈高.
DF 值一般不标注在电容器上或规格介绍上面. 在DIY 选取电容时, 可优先考虑选取更高耐压的, 比如工作电压为45V 时, 选用50V 的就不很合理. 尽管使用50V 的从承受电压正常工作方 面并无不妥, 但从DF 值方面考虑就欠缺一些. 使用63V 或71V 耐压的会有更好的表现的. 当然 再高了性价比上就不合算了.
含浸 Impregnation
电容器元件注入电解液, 浸透纸隔离物并且渗透到蚀刻管道里. 注入的方法可能会涉及到器件的浸入和真空压力周期的应用不管使用或不使用加热, 或者在小单元情况下仅仅是简单的吸收. 电解液是根据电压和工作温度范围用不同的公式表示的成分的复杂混合物. 其基本的成分是具有可溶性和可导电性的盐-一种溶解物-以产生电的传导. 普通的溶剂是乙烯乙二醇(EG), 二甲基的甲酰胺(DFM)和微克丁内酯(GBL).普通的溶解物是铵硼酸盐和其它的铵盐.EG 典型应用于额定值为-20℃或-40℃的电容.DFM 和GBL 经常应用于额定值为-55℃的电容.
在电解液里水起很大的作用. 水增加了导电性因此减少了电容的阻抗. 但是它降低了沸点因而妨碍了高温性能, 减少了贮藏寿命. 占几个百分点的水是必要的, 因为电解液要维持铝氧化物电介质的完整性. 当漏电流流动时, 水被分解为氢和氧, 氧被附着在阳极金属薄片上通过增加更多的氧来复原漏电流地点. 氢通过电容的密封橡胶溢出.
7, 漏电流
DCL 漏电流 DC Leakage Current(DCL)
DC 漏电流是指在给定的额定电压下流过电容的直流电流值. 漏电流的值依赖于给定的电压, 充电周期和电容的温度. 电容器的介质对直流电具有很大的阻碍作用.
由于铝氧化膜介质上浸有电解液, 在施加电压时, 重新形成以及修复氧化膜的时候会产生一种很小的称之为漏电流的电流,
刚施加电压时, 漏电流较大, 随着时间的延长, 漏电流会逐渐减小并最终保持稳定.
测试温度和电压对漏电留具有很大的影响.
漏电流会随着温度和电压的升高而增大
DCL 的测试方法 DCL Method of measurement
漏电流的测量是在25℃的温度下, 提供额定电压并通过
1000Ω的保护电阻同测量电路中的电容相串联. 加电压5分钟以后, 漏电流没有超过规格所给定的最大值.
铝电解电容都存在漏电的情况, 这是物理结构所决定的. 漏电流当然是越小越好.
电容器容量愈高, 漏电流就愈大.
降低工作电压可降低漏电流.
选用更高耐压的品种也会有助于减小漏电流.
相同条件下优先选取高耐压品种的确是一个简便可行的好方法; 降低内阻、降低漏电流、降低损失角、增加寿命. 真是好处多多, 唯价格上会高一些.
而漏电流值大小的控制是电容器三个参数中的重点, 漏电流值大小是判断电容器质量的一个重要标志.
影响铝电解电容漏电流值的主要因素有 :
(1)所 用 原 材 料 的 纯 度 情 况 , 包 括 正 极 箔 的 含 杂 质 情 况 , 负 极 箔 纯 度 、 去 离 子 水 的 纯 度 , 电 解 纸 的 杂 质 含 量 以 及 其 它 结 构 材 料 、 密 封 材 料 等 等 .
H 值 、 比 电 (2)工作电 解 液 的 成 分 、 粘 度 、 P
阻 .
(3)工 作 和 贮存 环 境 的 影 响 .
(4)电 容 器 生 产 的 环 境 和 制 造 工 艺 的 控 制 ,
特 别 是 老 炼 工 艺 , 电 容 器 内 部 氧 化 膜 的 修 补 过 程 等 .
把相同容量的电解电容按照额定承受电压进行充电, 放置一段时间后再检测电容器两端的电压下降程度. 下降电压越少的漏电流就越小.
DCL 的温度特性 DCL Temperature characteristics 随温度的增加而增加
DCL 的测试方法 DCL Method of measurement
漏电流的测量是在25℃的温度下, 提供额定电压并通过1000Ω的保护电阻同测量电路中的电容相串联. 加电压5分钟以后, 漏电流没有超过规格所给定的最大值.
把相同容量的电解电容按照额定承受电压进行充电, 放置一段时间后再检测电容器两端的电压下降程度. 下降电压越少的漏电流就越小.
DCL 的电压特性 DCL Voltage characteristics 漏电流的值随着提供的电压的降低会迅速的减少. 8, 外部气压 External Pressure
对于固体电解液的电容没有关联. 铝电解电容能在80000英
尺(20320m)和3kPa 低的气压下工作. 最大的空气压力依赖于尺寸和电容的类型. 超过最大值会通过压坏外壳, 打开压力释放口或产生一个短路电路使电容损坏.
9, 电感 Inductance
电感是等效串联电感, 对于温度和频率相对独立. 对于SMT 典型值的范围是从2到8nH, 对于径向引线的类型其典型值的范围是从10到30nH, 对于螺丝端子的类型其典型值的范围是从20 nH到50nH, 对于轴向引线的类型其典型值高达200nH. 这些低的值是通过制表区域和介质接触几何学的固有的低的电感量所获得的. 电容元件具有小于2nH 的典型的电感量.
CDE 电感的简单计算公式: ( 直径/2) +5 < 电感=""><>
10, 绝缘和接地 Insulation and Grounding
非固态电解液铝电解电容的铝外壳通过与电解液接触与负极相连. 所产生的绝缘电阻从几个欧姆到几千个欧姆. 对于轴向端子的电容和扁平组件封装外壳与负极端子连接. 如果同外壳接触的器件有一定电平而不是负极端子, 使用带绝缘套的电容.
塑料绝缘(UL224VW-1 )能承受3000Vdc 或2500Vac,60Hz1分钟, 电压加在外壳和一个1/4英寸宽围绕绝缘套的金属薄膜之间. 给电容安装上满意的尼龙螺母和间隔孔.
在薄膜和电容外壳之间加电100V 2分钟以后, 绝缘电阻不小于100M Ω.
11, 平衡电阻 Balancing Resistors
在额定温度时, 串联的两个电容漏电流的差异能被估计为0.0015CVr 单位是uA,C 是额定电容量单位是uF ,Vb 是通过两个电容的电压单位是Vdc. 使用这种估计数值, 使用下面的公式来为每个电容选取平衡电阻的值.
R=(2Vr-Vb)/(0.0015CVr)
R 使平衡电阻单位是M Ω,Vr 是你想要加在每一个电容上的最大电压,Vb 是通过两个电容的最大母线电压.
对于三个或更多的电容串联可使用下面的公式,n 是串联电容的个数:
R=(Vr-Vb/n)/(0.00075CVr)
当两个电容串联时, 电压的分配很少使用平衡电阻. 在使用平衡电阻作为电压放电以前, 应考虑到不使用平衡电阻通常会增加系统的可靠性因为不使用平衡电阻可降低电容周围的温度, 除去比电容可靠性低的元器件就意味着保护. 作为替代,
使用相同生产的一批电容以确保相同的漏电流或使用更高的额定电压以允许不同生产商的电容电压的不均衡. 确保串联的电容有相同的热的环境.
12, 放置寿命 Self Life
存储5到10年以上的铝电解电容可能会增加DC 漏电流. 在使用之前检查DCL 是否满足应用的需要. 经过1,000Ω的电阻加上额定电压30分钟来重新限定高DCL 个体的条件. 存储寿命是测量电容如何维持长时间的存储尤其在高温下. 为了测试存储寿命, 将电容放在一个炉中, 设置存储寿命测试温度为-0+3℃作为存储寿命测试周期. 完成实验在25℃下稳定电容24h 或更长时间. 提供额定电压30分钟, 确认测试后的限制值. 如果没有另外的指标, 则电容量,DCL 和ESR 将满足开始的要求.
(1) 在温度为5~30℃, 湿度为75%以下的室内储存
(2) 不要保存在组装使用中禁用的环境及同等条件下 13, 母线结构 Bus Structure
当电容并联时, 在头脑中要用这些特性来设计连接母线. 最小串联电感量需要一个薄片状的母线或带状的结构. 例如, 用电路板的一块地方来连接所有电容的正极, 用另一块地方来连
接电容的所有的负极. 对于每一个电容的线路阻抗将是相等的以确保相同的电流分流. 尽管对于低频纹波, 纹波电流在电容之间的分配与电容量的值成正比, 但是高频纹波电流的分配与ESR 的值和线路阻抗成正比.
14, 振动 Vibration
铝电解电容一般能承受10g 的振动力. 在技术指标中会给出限制值. 调整过程使振动力小于单个类型的技术指标所要求的值.
为了测试振动阻抗, 将电容固定在振动平台上, 是电容承受一个简单的谐波运动即最大的峰峰幅值是0.06英寸最大的加速度根据给定是10g 或15g. 在10到55 Hz之间线性的改变振动频率. 在1分钟内通过整个的频率范围. 除非另外指定, 在与电容轴向平行的运动方向上振动电容1.5个小时, 然后放置电容使其运动方向与轴向相垂直, 再接着振动1.5个小时. 在最后的1.5个小时测试时, 将电容同整流桥相连观察3分钟的周期.
在接下的实验中当用手晃动时, 在容器内电容元件将没有明显的松动. 当然在3分钟的观察周期内, 电容也没有断断续续连接或短路的迹象.
15, 自谐振频率 Self-resonant Frequency
自谐振频率是当容性阻抗(1/2лfC) 等于感性阻抗(2лfL) 时的频率. 因为在这个频率上, 容性阻抗与感性阻抗相位相差180度, 两个电抗相减, 剩下的阻抗就是纯阻性的, 且等于ESR.
高于自谐振频率器件是感性的. 铝电解电容的自谐振频率典型发生在小于100kHz. 自谐振频率等于1/[2л(LC)^1/2].基于120Hz 的电容自谐振频率要高于预期的频率, 因为电容量是随频率的增加而减少的, 而温度的增加会阻止电容量的降低所以它会随温度的增加减少.
16, 压力释放口 Pressure-Relief vent
在非固态电解液的铝电解电容工作时, 气体的压力一般会增加. 这种气体大部分是氢气, 使气体透过电容的密封就可避免过多的压力. 但是在过压, 电压反向, 交流电压或电容损坏的情况下过多的压力将造成电容爆炸. 为了避免爆炸铝电解电容经常装配压力释放口的结构. 这些安全释放口是为了释放气体的压力. 在电容裂开后电容的寿命有了限制, 因为它损失了电解液, 使电解液变干.
要小心不要影响释放口的工作, 比如一些安装方法像钳住, 胶住或罐封元件. 对于由热塑性的罐封来保护电容元件的大的电容, 不要把它们安装在安全口下, 因为当电容过热时, 罐封可能会流动而阻住安全口.
很少情况下电容单独安装, 对于电容大多数情况下是多个并联的电容起整个的作用, 这时压力释放装置可能不能及时的起作用. 这将会避免造成极度的过载或由于损坏而产生的火花点燃电容内部的气体. 当测试压力释放口时, 用防护罩保护人员不受高能量的电容可能产生的破裂的损伤, 要确认使用坚固的防护罩. 测试用的合适的防护罩的例子是1/4英寸厚的钢板或1/2英寸厚的聚碳酸酯来围绕, 其一边开放来使爆炸改变方向而不是包围起来.
通过供给电压或电流使用下面三种方法中的一个来测试电容的压力释放能力.
A ． 根据额定电容量使电容承受交流电流如下: 额定电容量 测试电流
Uf A rms,60Hz
高达3000 1到100
3,000到20,000 85到150
高于20,000 100到175
B ． 对于额定电压为150Vdc 或更高, 通过一个串联的5Ω±10%的电流限制电阻供给从110到125Vac,60 Hz的电源.
C ． 是电容承受反极性的直流电压使其足够流过从1到10A 的电流.
过多的内部压力将被释放而不会使电容元件或封口剧烈的破损或点燃周围的材料. 为了证明没有点燃, 用两层干酪布料松散地的围在外壳上, 在测试时衣料不能被点燃. 短路或开路不是测试的故障.
17, 安装 Mounting
安装位置 Mounting position
在低温的环境下, 铝电解电容有比较长的寿命; 所以, 把铝电解电容放在印刷板上最冷的地方.
确保铝电解电容远离热的元器件像功率电阻, 功率晶体管或二极管和变压器. 把元器件充分的分开以使冷空气流通. 当所提供的纹波电流或充电/放电负载高时, 这尤其重要.
① 安装时, 请遵守以下内容:
a. 为了对电容器进行点检测, 测定电器性能时, 除了卸下电容器, 装入机器中通过电的电容器请不要再使用;
b. 当电容器产生再生电压时, 需要通过约1KOHM 左右的电阻进行放电;
c. 长期保证的电容器, 需通过约1Kohm 左右的电阻加压处理;
d. 确认规格(静电容量及额定电压等) 及极性后, 再安装; e. 不要让电容器掉到地上, 掉下来的电容器请不要再使用;
f. 变形的电容器不要安装;
g. 电容器正, 负极间距与电路板板孔距必须相吻合; h. 自动插入机的机械手力量不宜过大;
② 焊接时, 请确认以下内容:
a. 注意不要将焊锡附着在端子以外;
b. 焊接条件(温度, 时间, 次数) 必须按规定的时间执行; c. 不要将电容器本身浸到焊锡溶液中;
d. 焊接时, 不要让其他产品倒下碰到电容器上; ③ 焊机后的处理应不产生以下机械应力:
a. 电容发生倾倒;
b. 电容器碰到其他线路板;
c. 使其他物体碰到电容器;
④ 电容器不要用洗净剂洗净, 不过, 在必须洗净的情况下对电容器进行清洗, 必须按照产品规格说明书规定的范围内进行;
⑤ 对必须洗净的电容器, 洗净时, 须确定下列内容: a. 洗净剂污染管理(电导率,PH 值, 比重, 水分等)
b. 洗净后, 不能保管在洗净液环境中及 密闭容器中, 要采用(最高使用温度以下的) 热风干燥印刷电路板及电容器, 使之不残留洗净液成分.
⑥ 不使用含卤素的固定剂、树脂涂层剂.
⑦ 使用固定剂、涂层剂时, 请确认以下内容:
a) 电路板与电容器之间, 不能残留焊接残渣及污垢;
b) 固定剂、涂层剂吸附前, 尽可能不残留洗净成分, 进行干燥处
使印 刷孔不堵塞.
