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高压陶瓷电容器在各个领域发挥的作用不容小觑

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高压陶瓷电容器在各个领域发挥的作用不容小觑

发布日期:2015-05-13 00:00 来源:http://www.gd-yxkj.com 点击:

  在电子线路中的作用一般概括为:通交流、阻直流。电容器通常起滤波、旁路、耦合、去耦、转相等电气作用,是电子线路必不可少的组成部分。在集成电路、超大规模集成电路已经大行其道的今天,电容器作为一种分立式无源元件仍然大量使用于各种功能的电路中,其在电路中所起的重要作用可见一斑。作贮能元件也是电容器的一个重要应用领域,同电池等储能元件相比,电容器可以瞬时充放电,并且充放电电流基本上不受限制,可以为熔焊机、闪光灯等设备提供大功率的瞬时脉冲电流。电容器还常常被用以改善电路的品质因子,如节能灯用电容器。

  1、应用于电源电路,实现旁路、去藕、滤波和储能的作用。下面分类详述之:

  1.旁路

  旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件,它能使稳压器的输出均匀化,降低负载需求。 就像小型可充电电池一样,旁路电容能够被充电,并向器件进行放电。 为尽量减少阻抗,旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。 这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地弹是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。

  2.去藕

  去藕,又称解藕。 从电路来说, 总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大, 驱动电路要把电容充电、放电, 才能完成信号的跳变,在上升沿比较陡峭的时候, 电流比较大, 这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流,由于电路中的电感,电阻(特别是芯片管脚上的电感,会产生反弹),这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声,会影响前级的正常工作,这就是所谓的“耦合”。

  去藕电容就是起到一个“电池”的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合干扰。将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去藕合的,只是旁路电容一般是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般取0.1μF、0.01μF 等;而去耦合电容的容量一般较大,可能是10μF 或者更大,依据电路中分布参数、以及驱动电流的变化大小来确定。

  旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。

  电容的分类方式及种类很多,基于电容的材料特性,其可分为以下几大类:

  1.铝电解电容

  电容容量范围为0.1μF ~ 22000μF,高脉动电流、长寿命、大容量的不二之选,广泛应用于电源滤波、解藕等场合。

  2.薄膜电容

  电容容量范围为0.1pF ~ 10μF,具有较小公差、较高容量稳定性及极低的压电效应,因此是X、Y 安全电容、EMI/EMC 的首选。

  3.钽电容

  电容容量范围为2.2μF ~ 560μF,低等效串联电阻(ESR)、低等效串联电感(ESL)。脉动吸收、瞬态响应及噪声抑制都优于铝电解电容,是高稳定电源的理想选择。

  4.陶瓷电容

  电容容量范围为0.5pF ~ 100μF,独特的材料和薄膜技术的结晶,迎合了当今“更轻、更薄、更节能“的设计理念。

  5.超级电容

  电容容量范围为0.022F ~ 70F,极高的容值,因此又称做“金电容”或者“法拉电容”。主要特点是:超高容值、良好的充/放电特性,适合于电能存储和电源备份。缺点是耐压较低,工作温度范围较窄。

  话说电容之四:多层陶瓷电容(MLCC)

  对于电容而言,小型化和高容量是永恒不变的发展趋势。其中,要数多层陶瓷电容(MLCC)的发展最快。

  多层陶瓷电容在便携产品中广泛应用极为广泛,但近年来数字产品的技术进步对其提出了新要求。例如,手机要求更高的传输速率和更高的性能;基带处理器要求高速度、低电压;LCD 模块要求低厚度(0.5mm)、大容量电容。 而汽车环境的苛刻性对多层陶瓷电容更有特殊的要求:首先是耐高温,放置于其中的多层陶瓷电容必须能满足150℃ 的工作温度;其次是在电池电路上需要短路失效保护设计。

  也就是说,小型化、高速度和高性能、耐高温条件、高可靠性已成为陶瓷电容的关键特性。

  陶瓷电容的容量随直流偏置电压的变化而变化。直流偏置电压降低了介电常数, 因此需要从材料方面,降低介电常数对电压的依赖,优化直流偏置电压特性。

  应用中较为常见的是 X7R(X5R)类多层陶瓷电容, 它的容量主要集中在1000pF 以上,该类电容器主要性能指标是等效串联电阻(ESR),在高波纹电流的电源去耦、滤波及低频信号耦合电路的低功耗表现比较突出。另一类多层陶瓷电容是 C0G 类,它的容量多在 1000pF 以下, 该类电容器主要性能指标是损耗角正切值 tgδ(DF)。传统的贵金属电极(NME)的 C0G产品 DF 值范围是 (2.0 ~ 8.0) × 10-4,而技术创新型贱金属电极(BME)的C0G 产品 DF 值范围为 (1.0 ~ 2.5) × 10-4, 约是前者的 31 ~ 50%。 该类产品在载有 T/R 模块电路的 GSM、CDMA、无绳电话、蓝牙、GPS 系统中低功耗特性较为显著。较多用于各种高频电路,如振荡/同步器、定时器电路等。

  高压陶瓷电容器的作用都有:移相、耦合、降压、滤波等,常用于高低压系统并联补偿无功功率、并联交流高压断路器断口、电机启动、电压分压等。

  电力系统的负荷如电动机.电焊机.感应电炉等用电设备,除了消耗有功功率外,还要“吸收”无功功率。另外电力系统的变压器等也需要无功功率,假如所有无功电力都由发电机供应的话,不但不经济,而且电压质量低劣,影响用户使用。

  高压陶瓷电容器在正弦交流电路中能“发”出无功功率,假如把电容器并接在负荷(电动机),或输电设备(变压器)上运行,那么,复核或输电设备需要的无功功率,正好由电容器供应。

  电容器的功用就是无功补偿。通过无功就地补偿,可减少线路能量损耗;减少线路电压降,改善电压质量;提高系统供电能力。

  高压陶瓷电容器日常巡视检查项目:

  (1)检查电容器是否在额定电压和额定电流下运行,三相电流表指示值应平衡;

  (2)套管完整清洁、无裂纹或放电现象;

  (3)各连接线端子应紧密不松动及无发热现象;

  (4)电容器外壳无变形及膨胀、渗漏油现象;

  (5)电容器内部无异声;

  (6)电容器外部无闪络;

  (7)外壳接地完好;

  (8)电容器室内应通风良好,运行环境温度不超过45℃;

  (9)电容器的保护装置相应均全中投入运行;

  (10)检查电容器的断路器、互感器、电抗器、放电线圈等应无异常。


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