薄膜電容器與應(yīng)用

1、薄膜電容器與應(yīng)用薄膜電容器與應(yīng)用 薄膜電容器與應(yīng)用薄膜電容器 1876年英國年英國D.斐茨杰拉德發(fā)明紙介電容器。斐茨杰拉德發(fā)明紙介電容器。 這就是薄膜電容器的始祖。這就是薄膜電容器的始祖。 有機(jī)介質(zhì)由于其性能優(yōu)異而大量應(yīng)用。有機(jī)介質(zhì)由于其性能優(yōu)異而大量應(yīng)用。 有機(jī)介質(zhì)可以分為聚乙烯、聚苯乙烯、聚有機(jī)介質(zhì)可以分為聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚砜、聚苯硫醚、漆膜等。酰亞胺、聚砜、聚苯硫醚、漆膜等。 對于電力電子線路來說，應(yīng)用最多的是聚對于電力電子線路來說，應(yīng)用最多的是聚酯電容器、聚丙烯電容器。酯電容器、聚丙烯電容器。薄膜電容器

2、與應(yīng)用薄膜電容器的特點(diǎn) 無極性 ESR極低 允許比較高的電流流過 工作電壓可以很高 溫度范圍寬 基本上無壽命限制 金屬化電極具有自愈功能薄膜電容器與應(yīng)用薄膜電容器的基本參數(shù) 額定直流電壓、額定交流電壓 電容量 ESR、ESL dv/dt、有效值電流、峰值電流 工作溫度薄膜電容器與應(yīng)用額定直流電壓、額定交流電壓額定直流電壓、額定交流電壓 額定直流電壓：是在整個溫度范圍內(nèi)允許額定直流電壓：是在整個溫度范圍內(nèi)允許持續(xù)施加的直流電壓。持續(xù)施加的直流電壓。 試驗(yàn)電壓：電容器出廠前形式試驗(yàn)時對電試驗(yàn)電壓：電容器出廠前形式試驗(yàn)時對電容器施加的電壓，一般在容器施加的電壓，一般在1.52倍，持續(xù)時倍，持續(xù)時間間

3、2分鐘或分鐘或500小時。小時。 介電強(qiáng)度：電容器的介質(zhì)所能承受的電壓，介電強(qiáng)度：電容器的介質(zhì)所能承受的電壓，這個電壓高于試驗(yàn)電壓。這個電壓高于試驗(yàn)電壓。 額定交流電壓：電容器工作在交流電壓下額定交流電壓：電容器工作在交流電壓下可以連續(xù)施加的交流電壓有效值?？梢赃B續(xù)施加的交流電壓有效值。薄膜電容器與應(yīng)用額定交流電壓與額定直流電壓關(guān)系 在一般情況下，額定交流電壓與額定直流電壓關(guān)系為：薄膜電容器與應(yīng)用電容器的交流電壓與頻率的關(guān)系電容器的交流電壓與頻率的關(guān)系 當(dāng)交流電的頻率很低時，流過電容器的電流也很當(dāng)交流電的頻率很低時，流過電容器的電流也很低，這是電容器所允許施加的交流電壓為額定交低，這是電容器所

4、允許施加的交流電壓為額定交流電壓。流電壓。 隨著頻率的升高，流過電容器的電流增加。當(dāng)流隨著頻率的升高，流過電容器的電流增加。當(dāng)流過電容器的電流達(dá)到電容器的額定電流時，將不過電容器的電流達(dá)到電容器的額定電流時，將不允許繼續(xù)增加電流。為了限制電流，需要電壓降允許繼續(xù)增加電流。為了限制電流，需要電壓降額。額。 隨著頻率繼續(xù)升高，電容器的介質(zhì)損耗上升，由隨著頻率繼續(xù)升高，電容器的介質(zhì)損耗上升，由于電容器所允許的損耗為一定值，介質(zhì)損耗增加，于電容器所允許的損耗為一定值，介質(zhì)損耗增加，將要求將要求ESR損耗降低，也就是說要進(jìn)一步降低電損耗降低，也就是說要進(jìn)一步降低電流有效值，來保證電容器的損耗為額定值。流

5、有效值，來保證電容器的損耗為額定值。薄膜電容器與應(yīng)用電容器的電壓與頻率的關(guān)系電容器的電壓與頻率的關(guān)系 電容器可承受的交流電壓、電流與頻率的電容器可承受的交流電壓、電流與頻率的關(guān)系關(guān)系 薄膜電容器與應(yīng)用薄膜電容器電壓與頻率的關(guān)系薄膜電容器電壓與頻率的關(guān)系 當(dāng)頻率升高到一定程度時，薄膜電容器允許施加當(dāng)頻率升高到一定程度時，薄膜電容器允許施加的電壓將隨頻率的升高而降低。的電壓將隨頻率的升高而降低。薄膜電容器與應(yīng)用薄膜電容器電壓與溫度的關(guān)系薄膜電容器電壓與溫度的關(guān)系 薄膜電容器在不同溫度下可承受的交流電薄膜電容器在不同溫度下可承受的交流電壓壓 薄膜電容器與應(yīng)用電容量的變化與溫度的關(guān)系電容量的變化與溫度

6、的關(guān)系薄膜電容器與應(yīng)用ESR、ESL與阻抗頻率特性與阻抗頻率特性薄膜電容器與應(yīng)用dv/dt 、峰值電流、有效值電流dtdvCiC 電容器的電流與電容器的電流與dv/dt的關(guān)系：的關(guān)系： 當(dāng)當(dāng)dv/dt為峰值時，對應(yīng)的電流為峰值電流。為峰值時，對應(yīng)的電流為峰值電流。 電容器允許的有效值電流受流過的電流在電容器允許的有效值電流受流過的電流在ESR上的損耗限制上的損耗限制薄膜電容器與應(yīng)用工作溫度 不同的介質(zhì)，電容器的最高工作溫度不同。一般來說，聚酯電容器的最高工作溫度為+125；聚丙烯電容器多為+85。薄膜電容器與應(yīng)用損耗因數(shù)與頻率的關(guān)系薄膜電容器與應(yīng)用損耗因數(shù)與溫度的關(guān)系損耗因數(shù)與溫度的關(guān)系薄膜電

7、容器與應(yīng)用應(yīng)用薄膜電容器需要注意的問題應(yīng)用薄膜電容器需要注意的問題 應(yīng)用條件：應(yīng)用條件： 工作電壓狀態(tài)工作電壓狀態(tài) 電壓變化速率電壓變化速率 流過電容器的有效值電流與峰值電流流過電容器的有效值電流與峰值電流薄膜電容器與應(yīng)用薄膜電容器在電力電子線路中的主要作用 旁路旁路 緩沖與箝位緩沖與箝位 諧振諧振 平滑與直流支撐平滑與直流支撐 急劇放電急劇放電 電源電磁干擾抑制電源電磁干擾抑制薄膜電容器與應(yīng)用薄膜電容器用作旁路 目的：目的： 降低直流母線阻抗；降低直流母線阻抗； 吸收來自負(fù)載的紋波電流，抑制直流母線電壓因吸收來自負(fù)載的紋波電流，抑制直流母線電壓因負(fù)載突變而出現(xiàn)的波動。負(fù)載突變而出現(xiàn)的波動。薄

8、膜電容器與應(yīng)用薄膜電容器用于直流母線旁路薄膜電容器與應(yīng)用對性能的要求對性能的要求 盡可能低的盡可能低的ESR 滿足要求的電容量滿足要求的電容量 滿足要求的額定有效值電流和峰值電流滿足要求的額定有效值電流和峰值電流薄膜電容器與應(yīng)用薄膜電容器用作緩沖與箝位 目的目的 對性能的要求對性能的要求薄膜電容器與應(yīng)用電容器用于箝位薄膜電容器與應(yīng)用電容器作為緩沖電容器薄膜電容器與應(yīng)用電容器用于準(zhǔn)諧振與有源箝位薄膜電容器與應(yīng)用薄膜電容器用于諧振式變換器薄膜電容器用于諧振式變換器 目的：與電感共同實(shí)現(xiàn)諧振功能目的：與電感共同實(shí)現(xiàn)諧振功能 對性能的要求：在相應(yīng)頻率下更夠承受足對性能的要求：在相應(yīng)頻率下更夠承受足夠的

9、交流電壓、電流夠的交流電壓、電流薄膜電容器與應(yīng)用諧振式變換器電路諧振式變換器電路 LLC諧振式變換器諧振式變換器 特點(diǎn)：低噪聲特點(diǎn)：低噪聲薄膜電容器與應(yīng)用諧振式變換器諧振式變換器 諧振式高頻感應(yīng)加熱功率變換器諧振式高頻感應(yīng)加熱功率變換器薄膜電容器與應(yīng)用薄膜電容器與應(yīng)用中頻感應(yīng)加熱功率變換器中頻感應(yīng)加熱功率變換器 電路詳見電力電子技術(shù)教材電路詳見電力電子技術(shù)教材 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 為了降低成本、高輸出功率，晶閘管逆變?yōu)榱私档统杀?、高輸出功率，晶閘管逆變器器 為了獲得更高的負(fù)載電流，采用并聯(lián)諧振為了獲得更高的負(fù)載電流，采用并聯(lián)諧振方式方式 電容器的電流接近于負(fù)載電流電容器的電流接近于負(fù)載電流薄膜電容器

10、與應(yīng)用中頻感應(yīng)加熱電容器中頻感應(yīng)加熱電容器 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 電容量大電容量大 無功功率高無功功率高 大電流大電流 需要水冷需要水冷薄膜電容器與應(yīng)用薄膜電容器實(shí)現(xiàn)平滑與直流支撐薄膜電容器實(shí)現(xiàn)平滑與直流支撐功能功能 目的：目的： 平滑整流后直流電壓平滑整流后直流電壓 旁路（吸收）逆變器的紋波電流，改善直旁路（吸收）逆變器的紋波電流，改善直流母線電壓質(zhì)量流母線電壓質(zhì)量薄膜電容器與應(yīng)用對性能的要求對性能的要求 膜電容特別適合這種應(yīng)用。因?yàn)橹绷髦文る娙萏貏e適合這種應(yīng)用。因?yàn)橹绷髦坞娙莸闹饕獦?biāo)準(zhǔn)是有效值電流的承受能力。電容的主要標(biāo)準(zhǔn)是有效值電流的承受能力。 這意味著直流支撐電容能夠以有效值電流這意味著直

11、流支撐電容能夠以有效值電流來設(shè)計(jì)來設(shè)計(jì) 薄膜電容器與應(yīng)用實(shí)例 以電瓶車為例，以電瓶車為例， 要求的數(shù)據(jù)要求的數(shù)據(jù) 工作電壓工作電壓: 120VDC 允許的紋波電壓允許的紋波電壓: 4VRMS 有效值電流有效值電流: 80 ARMS 20 kHz 最小容值為最小容值為 在膜電容中，很容易找到接近的容值。在膜電容中，很容易找到接近的容值。薄膜電容器與應(yīng)用如果采用鋁電解電容器如果采用鋁電解電容器 與電解電容比較：與電解電容比較： 以每以每F 20 mA為例，為了承受為例，為了承受80A有效值有效值電流，最小容值電流，最小容值 實(shí)際上可能需要兩只實(shí)際上可能需要兩只4000F的電解電容器的電解電容器并聯(lián)

12、并聯(lián)薄膜電容器與應(yīng)用電容器在電網(wǎng)供電時平滑與旁路作電容器在電網(wǎng)供電時平滑與旁路作用用薄膜電容器與應(yīng)用實(shí)例實(shí)例 容值的確定應(yīng)從電網(wǎng)頻率比逆變器頻率低容值的確定應(yīng)從電網(wǎng)頻率比逆變器頻率低入手。使用下述等式確定容值：入手。使用下述等式確定容值： 流過電容的有效值電流為（近似表示式），流過電容的有效值電流為（近似表示式），該電流沒有考慮逆變器側(cè)的電流該電流沒有考慮逆變器側(cè)的電流薄膜電容器與應(yīng)用如果直流電壓如果直流電壓1000V， 紋波電壓紋波電壓200V I rms ：(P=1MW) = 2468Arms (P=500kW) = 1234Arms (P=100kW) = 247Arms薄膜電容器與應(yīng)用

13、頻率與電容量的關(guān)系頻率與電容量的關(guān)系薄膜電容器與應(yīng)用頻率與電容來的關(guān)系低頻部分薄膜電容器與應(yīng)用對電容量的要求（對電容量的要求（1） 為了方便比較，我們選擇電流承受能力為為了方便比較，我們選擇電流承受能力為20mA每每F的電解電容的電解電容 考慮到考慮到 0.2Arms/F,有效值電流為有效值電流為2468A時，時，需要的最小容值為需要的最小容值為123.4mF。對應(yīng)圖中曲。對應(yīng)圖中曲線的值，我們可以看到對頻率低于線的值，我們可以看到對頻率低于100Hz的整流器，使用膜電容，該容值同樣是需的整流器，使用膜電容，該容值同樣是需要的。要的。 薄膜電容器與應(yīng)用對電容量的要求（對電容量的要求（2） 因此

14、，對于三相，六整流管的整流器，頻因此，對于三相，六整流管的整流器，頻率為。我們可以看到對應(yīng)率為。我們可以看到對應(yīng) 1MW的曲線，需的曲線，需要要18.5mF的容值。與電解電容相比，如使的容值。與電解電容相比，如使用膜電容方案，體積幾乎可以縮小用膜電容方案，體積幾乎可以縮小4倍，同倍，同時有更高的可靠型。時有更高的可靠型。薄膜電容器與應(yīng)用比較低的功率情況比較低的功率情況 在更低功率的情況下，同樣能夠給出相同在更低功率的情況下，同樣能夠給出相同的結(jié)果的結(jié)果 , 對于對于10kW的功率，雖然容值變得的功率，雖然容值變得很小，但是膜電容仍然是最好的解決方案。很小，但是膜電容仍然是最好的解決方案。 甚至

15、在甚至在100Hz整流器頻率，只需要整流器頻率，只需要555F的的電容，供電電壓與紋波電壓仍然與前面相電容，供電電壓與紋波電壓仍然與前面相同。同。薄膜電容器與應(yīng)用10 kW逆變器對電容量的要求與頻率的關(guān)系薄膜電容器與應(yīng)用濾波與平滑用薄膜電容器 濾波與平滑用電容器是用來平滑整流器輸濾波與平滑用電容器是用來平滑整流器輸出的電壓、電流，在電壓低于出的電壓、電流，在電壓低于450V時通常時通常應(yīng)用價格低廉的鋁電解電容器，當(dāng)電壓高應(yīng)用價格低廉的鋁電解電容器，當(dāng)電壓高于于500V低于低于700V時仍可以應(yīng)用鋁電解電容時仍可以應(yīng)用鋁電解電容器串聯(lián)的方式，但是在需要高可靠的場合器串聯(lián)的方式，但是在需要高可靠的

16、場合與電壓高于與電壓高于1000V或更高時則應(yīng)用薄膜電或更高時則應(yīng)用薄膜電容器作為濾波電容器為好。容器作為濾波電容器為好。薄膜電容器與應(yīng)用薄膜電容器作為濾波電容器的應(yīng)用薄膜電容器作為濾波電容器的應(yīng)用實(shí)例實(shí)例薄膜電容器與應(yīng)用薄膜電容器作為濾波電容器薄膜電容器作為濾波電容器薄膜電容器與應(yīng)用薄膜電容器作為濾波電容器薄膜電容器作為濾波電容器薄膜電容器與應(yīng)用薄膜電容器作為濾波電容器電極結(jié)薄膜電容器作為濾波電容器電極結(jié)構(gòu)構(gòu) 安全要求：即使局部擊穿也不會造成整個電容器安全要求：即使局部擊穿也不會造成整個電容器的短路。的短路。 如圖電極結(jié)構(gòu)可以在電容器的某一部分擊穿是利如圖電極結(jié)構(gòu)可以在電容器的某一部分擊穿是

17、利用熔斷電極狹窄部分切斷與整體的聯(lián)系。用熔斷電極狹窄部分切斷與整體的聯(lián)系。薄膜電容器與應(yīng)用 B25645-A4180-J*-1的額定參數(shù)：的額定參數(shù)： 額定電容量（額定電容量（CN）：）：1000F5%，額定，額定電壓（電壓（UN）：）：DC400V，儲能（，儲能（WN）：）：80WS，最大紋波電流有效值（，最大紋波電流有效值（Imax）：）：60A，寄生電感（，寄生電感（Lself）：）：5nH，損耗因，損耗因數(shù)（數(shù)（tan0）：）：5010-4，ESR：0.9m；最大參數(shù)：浪涌電壓（最大參數(shù)：浪涌電壓（US）：）：450V，浪涌，浪涌電流（電流（IS）：）：5kA，（，（du/dt）S：5

18、V/s；測試參數(shù)：（測試參數(shù)：（UTT）DC550V，10秒，絕緣秒，絕緣電阻（電阻（RisC）：）：10000秒，損耗角正切秒，損耗角正切（50Hz）：）：6010-4。薄膜電容器與應(yīng)用 B25655-A1148-K000的額定參數(shù)：的額定參數(shù)： 額定電容量（額定電容量（CN）：）：1450F10%，額定電壓，額定電壓（UN）：）：DC1250V，交流輸入電壓（，交流輸入電壓（Ui）：）：1100V，儲能（，儲能（WN）：）：1100Ws，最大紋波電流，最大紋波電流有效值（有效值（Imax）：）：135A，寄生電感（，寄生電感（Lself）：）：40nH，損耗因數(shù)（，損耗因數(shù)（tan0）：）

19、：210-4，ESR：0.8m；最大參數(shù)：交流輸入浪涌電壓（；最大參數(shù)：交流輸入浪涌電壓（U）：）：1500V，浪涌電壓（，浪涌電壓（US）：）：1900V，交流輸入浪，交流輸入浪涌電流（涌電流（I）：）：2kA，浪涌電流（，浪涌電流（IS）：）：20kA，（du/dt）max：1V/s，（，（du/dt）S：14V/s；測試參數(shù)：（測試參數(shù)：（UTT）DC1900V，10秒，（秒，（UTC）DC3500V，10秒，絕緣電阻（秒，絕緣電阻（RisC）：）：10000秒，損耗角正切（秒，損耗角正切（50Hz）：）：1010-4。薄膜電容器與應(yīng)用 薄膜電容器與電解電容器性能對比薄膜電容器與電解電容

20、器性能對比 從上述兩電容器的參數(shù)可以明顯看到：與從上述兩電容器的參數(shù)可以明顯看到：與鋁電解電容器相比，鋁電解電容器相比，ESR、最大有效值電、最大有效值電流、寄生電感、浪涌電壓流、寄生電感、浪涌電壓/額定電壓的比值、額定電壓的比值、浪涌電流均明顯優(yōu)于鋁電解電容器，還有浪涌電流均明顯優(yōu)于鋁電解電容器，還有一個重要因素就是薄膜電容器的壽命是鋁一個重要因素就是薄膜電容器的壽命是鋁電解電容器所無法相比的。電解電容器所無法相比的。薄膜電容器與應(yīng)用變頻器/逆變器用濾波電容器安裝結(jié)構(gòu)對比分析 簡單經(jīng)濟(jì)的安裝方式可以是采用導(dǎo)線連接簡單經(jīng)濟(jì)的安裝方式可以是采用導(dǎo)線連接方式，常見于早期變頻器方式，常見于早期變頻器

21、/逆變器。逆變器。 現(xiàn)在比較常見的是整流器、整流濾波電容現(xiàn)在比較常見的是整流器、整流濾波電容器與逆變器之間采用銅板連接。器與逆變器之間采用銅板連接。 對于采用變頻器專用薄膜濾波電容器的變對于采用變頻器專用薄膜濾波電容器的變頻器的安裝結(jié)構(gòu)更是尤為重要，必須采用頻器的安裝結(jié)構(gòu)更是尤為重要，必須采用“功率功率PCB”的方式，其目的就是使直流的方式，其目的就是使直流母線的寄生電感最小化。母線的寄生電感最小化。薄膜電容器與應(yīng)用用鋁電解電容器濾波的變頻器的結(jié)構(gòu)圖用鋁電解電容器濾波的變頻器的結(jié)構(gòu)圖薄膜電容器與應(yīng)用變頻器專用薄膜濾波電容器構(gòu)成的變頻變頻器專用薄膜濾波電容器構(gòu)成的變頻器的結(jié)構(gòu)圖器的結(jié)構(gòu)圖薄膜電容

22、器與應(yīng)用EPCOS的的B25645-A4180-J*-1變頻器變頻器專用薄膜濾波電容器的結(jié)構(gòu)專用薄膜濾波電容器的結(jié)構(gòu)薄膜電容器與應(yīng)用 對比結(jié)果對比結(jié)果 通過兩圖比較可以看到，采用變頻器專用通過兩圖比較可以看到，采用變頻器專用薄膜濾波電容器的變頻器結(jié)構(gòu)相對簡單。薄膜濾波電容器的變頻器結(jié)構(gòu)相對簡單。結(jié)構(gòu)簡單的一個最大好處之一就是母線寄結(jié)構(gòu)簡單的一個最大好處之一就是母線寄生電感更低，因?yàn)樽冾l器專用電容器模塊生電感更低，因?yàn)樽冾l器專用電容器模塊可以直接裝在母線板上，這樣所產(chǎn)生的寄可以直接裝在母線板上，這樣所產(chǎn)生的寄生電感將明顯小于裝在散熱器旁邊的鋁電生電感將明顯小于裝在散熱器旁邊的鋁電解電容器用銅板或

23、母線連接到解電容器用銅板或母線連接到IGBT的方式。的方式。薄膜電容器與應(yīng)用薄膜電容器的優(yōu)勢薄膜電容器的優(yōu)勢 綜上所述，采用薄膜電容器作為變頻器綜上所述，采用薄膜電容器作為變頻器/逆逆變器的整流濾波電容器不僅可以大大提高變器的整流濾波電容器不僅可以大大提高變頻器變頻器/逆變器的應(yīng)用壽命，避免更換濾波逆變器的應(yīng)用壽命，避免更換濾波電容器之苦和付出的成本代價，同時由于電容器之苦和付出的成本代價，同時由于薄膜電容器的低薄膜電容器的低ESR使你便電路中的開關(guān)使你便電路中的開關(guān)管上的電壓應(yīng)力大大減小，有利于開關(guān)管管上的電壓應(yīng)力大大減小，有利于開關(guān)管的工作狀態(tài)與可靠性。的工作狀態(tài)與可靠性。薄膜電容器與應(yīng)用

24、直流支撐電容器在直流鏈電路中的直流支撐電容器在直流鏈電路中的作用作用 在旁路逆變器紋波電流的同時，還要抑制在旁路逆變器紋波電流的同時，還要抑制來自于直流練得上電過電壓來自于直流練得上電過電壓 主要應(yīng)用：輕型牽引的應(yīng)用，如：地鐵，主要應(yīng)用：輕型牽引的應(yīng)用，如：地鐵，輕軌，電車等輕軌，電車等 薄膜電容器與應(yīng)用薄膜電容器作為直流支撐電容器 輕型牽引的應(yīng)用，如：地鐵，輕軌，電車等輕型牽引的應(yīng)用，如：地鐵，輕軌，電車等薄膜電容器與應(yīng)用直流支撐電壓波形 在接觸斷開時，能量來自直流支撐電容，在接觸斷開時，能量來自直流支撐電容，結(jié)果，電壓降低。因此，只要接觸重新被結(jié)果，電壓降低。因此，只要接觸重新被建立過壓將

25、出現(xiàn)。建立過壓將出現(xiàn)。 薄膜電容器與應(yīng)用情況分析情況分析 更糟的情況是過壓會達(dá)到額定電壓的幾乎更糟的情況是過壓會達(dá)到額定電壓的幾乎2倍。倍。 電解電容可承受最大電解電容可承受最大1.2倍的額定電壓。所以，電倍的額定電壓。所以，電解電容可以承受的最低電壓為：解電容可以承受的最低電壓為： 2X1000V/1.2=1670V需要四支需要四支450V的電解電容串的電解電容串聯(lián)。聯(lián)。 膜電容可以承受這種過壓。膜電容可以承受這種過壓。 考慮部分從網(wǎng)上得到的數(shù)據(jù)，考慮部分從網(wǎng)上得到的數(shù)據(jù)，10mF的電解電容，的電解電容，體積為體積為26升，最大有效值電流為升，最大有效值電流為20Arms。而相。而相同容值的

26、膜電容，體積為同容值的膜電容，體積為25 升，最大有效值電流升，最大有效值電流可比可比500Arms還高。還高。薄膜電容器與應(yīng)用壽命計(jì)算壽命計(jì)算: 膜電容允許有很長的壽命期望，其壽命的膜電容允許有很長的壽命期望，其壽命的長短由負(fù)載電壓條件（工作電壓）與熱點(diǎn)長短由負(fù)載電壓條件（工作電壓）與熱點(diǎn)溫度決定。溫度決定。 對于直流濾波電容，其壽命符對于直流濾波電容，其壽命符合下面的曲線：合下面的曲線：薄膜電容器與應(yīng)用聚丙烯薄膜電容器壽命與工作電壓聚丙烯薄膜電容器壽命與工作電壓的關(guān)系的關(guān)系薄膜電容器與應(yīng)用 在實(shí)際應(yīng)用中，鋁電解電容器的壽命是無法同薄膜電容器相比的。薄膜電容器與應(yīng)用薄膜電容器用于急劇放電 目

27、的：可以用于直流脈沖電容器應(yīng)用于脈目的：可以用于直流脈沖電容器應(yīng)用于脈沖發(fā)生器，充磁、退磁機(jī)，激光電源，醫(yī)沖發(fā)生器，充磁、退磁機(jī)，激光電源，醫(yī)用器械，儲能焊接等領(lǐng)域中。用器械，儲能焊接等領(lǐng)域中。 對性能的要求：高電壓、高儲能、高放電對性能的要求：高電壓、高儲能、高放電電流。電流。薄膜電容器與應(yīng)用儲能電容器的性能儲能電容器的性能 電容器用于放電應(yīng)用通常是能夠提供非常電容器用于放電應(yīng)用通常是能夠提供非常高的放電電流和高儲能，如我國的九方合高的放電電流和高儲能，如我國的九方合榮生產(chǎn)的脈沖電容器的放電電流可達(dá)榮生產(chǎn)的脈沖電容器的放電電流可達(dá)12.5kA！儲能！儲能750焦耳（這個數(shù)值大約為焦耳（這個數(shù)

28、值大約為5000法拉超級電容器的法拉超級電容器的1/50，但是超級電，但是超級電容器由于容器由于ESR還是較大，釋放不了這么大還是較大，釋放不了這么大的電流）?？梢杂糜谥绷髅}沖電容器應(yīng)用的電流）。可以用于直流脈沖電容器應(yīng)用于脈沖發(fā)生器，充磁、退磁機(jī)，激光電源，于脈沖發(fā)生器，充磁、退磁機(jī)，激光電源，醫(yī)用器械，儲能焊接等領(lǐng)域中。醫(yī)用器械，儲能焊接等領(lǐng)域中。 薄膜電容器與應(yīng)用薄膜電容器用于輸出整流濾波 薄膜電容器由于其ESR極低和優(yōu)異的可靠性，在高可靠性的大功率開關(guān)電源的輸出整流濾波應(yīng)用將是一個不錯的選擇。薄膜電容器與應(yīng)用特點(diǎn)特點(diǎn) ESR極低，據(jù)測試，極低，據(jù)測試，80F/30V的薄膜電容的薄膜電容

29、器的器的ESR僅僅幾個僅僅幾個！ 可以流過很大的電流，電容器的電極或者可以流過很大的電流，電容器的電極或者用銅板，或者用多個引腳引出。用銅板，或者用多個引腳引出。 寄生電感極低。寄生電感極低。 特別是用于特別是用于100kHz以上開關(guān)頻率、輸出電以上開關(guān)頻率、輸出電壓比較高，如壓比較高，如24V以上的大功率開關(guān)電源以上的大功率開關(guān)電源薄膜電容器與應(yīng)用耦合與隔直耦合與隔直 在開關(guān)電源、電子鎮(zhèn)流器中，由于逆變器在開關(guān)電源、電子鎮(zhèn)流器中，由于逆變器是半橋電路結(jié)構(gòu)，而變壓器、熒光燈僅能是半橋電路結(jié)構(gòu)，而變壓器、熒光燈僅能接受交流電，因此需要將交流成分耦合過接受交流電，因此需要將交流成分耦合過去，隔離其

30、直流成分。去，隔離其直流成分。 承擔(dān)這種耦合作用的電容器不僅需要具有承擔(dān)這種耦合作用的電容器不僅需要具有足夠的直流電壓承受能力，還要能通過比足夠的直流電壓承受能力，還要能通過比較大的交流電流，盡管這個電流小于流過較大的交流電流，盡管這個電流小于流過諧振電容器電流。諧振電容器電流。薄膜電容器與應(yīng)用性能要求性能要求 除了電壓要求、電流要求外，這種耦合常除了電壓要求、電流要求外，這種耦合常需要耦合電容器在開關(guān)周期的負(fù)半周向負(fù)需要耦合電容器在開關(guān)周期的負(fù)半周向負(fù)載提供電能。因此，需要耦合電容器具有載提供電能。因此，需要耦合電容器具有滿足需要的電容量。滿足需要的電容量。 在實(shí)際應(yīng)用中，一般的薄膜電容器均

31、可以在實(shí)際應(yīng)用中，一般的薄膜電容器均可以滿足要求。滿足要求。薄膜電容器與應(yīng)用電源電磁干擾的抑制電源電磁干擾的抑制 大部分的電磁干擾來自電源大部分的電磁干擾來自電源 由于電源電磁干擾抑制電容器接在交流電由于電源電磁干擾抑制電容器接在交流電源側(cè)，隨時可能受到來自電源的浪涌電壓、源側(cè)，隨時可能受到來自電源的浪涌電壓、瞬時過電壓的沖擊，電源電磁干擾抑制電瞬時過電壓的沖擊，電源電磁干擾抑制電容器必須能夠承受住這些沖擊。容器必須能夠承受住這些沖擊。薄膜電容器與應(yīng)用 抑制電源電磁干擾用電容器主要用于抑制電源電磁干擾用電容器主要用于 “電電氣和電子設(shè)備，并跨接到電源線，且電源氣和電子設(shè)備，并跨接到電源線，且電

32、源線之間的電壓不超過線之間的電壓不超過500V直流或交流有效直流或交流有效值，或任意電源線與地之間的電壓不超過值，或任意電源線與地之間的電壓不超過250V直流或交流有效值，頻率不超過直流或交流有效值，頻率不超過100Hz”。其作用降低電氣、電子設(shè)備或其。其作用降低電氣、電子設(shè)備或其他干擾源產(chǎn)生的電磁干擾。他干擾源產(chǎn)生的電磁干擾。薄膜電容器與應(yīng)用抑制電源電磁干擾用電容器分類 抑制電源電磁干擾用電容器一般分為兩類：抑制電源電磁干擾用電容器一般分為兩類： 跨接電源線的跨接電源線的X類抑制電磁干擾用的類抑制電磁干擾用的X類電類電容器（容器（capacitor of class X）和跨接電源）和跨接電

33、源線與于地之間的線與于地之間的Y類抑制電磁干擾用的類抑制電磁干擾用的Y類類電容器（電容器（capacitor of class Y）。）。 可見無論是可見無論是X類電容器還是類電容器還是Y類電容器都必類電容器都必須滿足電器安全規(guī)則，所以須滿足電器安全規(guī)則，所以X類電容器還是類電容器還是Y類電容器均稱謂安規(guī)電容器，特別是類電容器均稱謂安規(guī)電容器，特別是Y類類電容器還要確保電氣安全中的人身安全，電容器還要確保電氣安全中的人身安全，因此，因此，X類電容器和類電容器和Y類電容器均須通過電類電容器均須通過電氣安全測試。氣安全測試。薄膜電容器與應(yīng)用X類電容器類電容器 對于對于X類電容器適用于在電容器失效時

34、不會類電容器適用于在電容器失效時不會導(dǎo)致電擊危險的場合，如跨接電源線兩端。導(dǎo)致電擊危險的場合，如跨接電源線兩端。X類電容器按迭加到電源電壓上的峰值脈沖類電容器按迭加到電源電壓上的峰值脈沖電壓（在使用中可能承受的）大小可分為電壓（在使用中可能承受的）大小可分為三類：三類：X1、X2和和X3。這個脈沖電壓可以是。這個脈沖電壓可以是由于外部線路受到雷擊而引起，也可以是由于外部線路受到雷擊而引起，也可以是由于開關(guān)相鄰設(shè)備而引起，也可以是由于由于開關(guān)相鄰設(shè)備而引起，也可以是由于開關(guān)使用電容器的設(shè)備而引起?？缃与娫撮_關(guān)使用電容器的設(shè)備而引起?？缃与娫淳€間的脈沖電壓相對電源線與地線之間的線間的脈沖電壓相對電

35、源線與地線之間的脈沖電壓低脈沖電壓低 。薄膜電容器與應(yīng)用X類電容器的耐久性試驗(yàn)前施加的峰值脈沖電壓類電容器的耐久性試驗(yàn)前施加的峰值脈沖電壓UP薄膜電容器與應(yīng)用Y類電容器類電容器 而而Y類電容器適用于在電容器失效時會導(dǎo)致電擊類電容器適用于在電容器失效時會導(dǎo)致電擊危險的場合，如跨接電源線與于地之間，這就要危險的場合，如跨接電源線與于地之間，這就要求求Y類電容器能夠承受更高的脈沖測試電壓的沖類電容器能夠承受更高的脈沖測試電壓的沖擊測試。擊測試。 Y類電容器根據(jù)不同的應(yīng)用電源電壓分為：（額類電容器根據(jù)不同的應(yīng)用電源電壓分為：（額定電壓定電壓250V）的雙重絕緣或增強(qiáng)絕緣：）的雙重絕緣或增強(qiáng)絕緣：Y1；

36、 （150V額定電壓額定電壓250V）的基本絕緣或輔助絕）的基本絕緣或輔助絕緣：緣：Y2； （150V額定電壓額定電壓250V）的基本絕緣或輔助絕）的基本絕緣或輔助絕緣：緣：Y3和（額定電壓和（額定電壓150V）的基本絕緣或輔助）的基本絕緣或輔助絕緣：絕緣：Y4，共四個子類。，共四個子類。 Y2與與Y3不同之處見下表不同之處見下表薄膜電容器與應(yīng)用Y類電容器的耐久性試驗(yàn)前施加的峰值脈沖電壓類電容器的耐久性試驗(yàn)前施加的峰值脈沖電壓UP薄膜電容器與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)電壓波形薄膜電容器與應(yīng)用等價原則等價原則 一個一個Y類電容器可以跨接基本絕緣，也可以類電容器可以跨接基本絕緣，也可以跨接輔助絕緣。如果用兩個跨接輔

37、助絕緣。如果用兩個Y2類、類、Y3類或類或Y4類電容器串聯(lián)組合跨接基本和輔助絕緣，類電容器串聯(lián)組合跨接基本和輔助絕緣，則這些電容器應(yīng)有相同的標(biāo)稱值。則這些電容器應(yīng)有相同的標(biāo)稱值。薄膜電容器與應(yīng)用峰值脈沖電壓測試峰值脈沖電壓測試 X類電容器和類電容器和Y類電容器的耐久性試驗(yàn)前施類電容器的耐久性試驗(yàn)前施加的峰值脈沖電壓測試波形加的峰值脈沖電壓測試波形 薄膜電容器與應(yīng)用峰值脈沖電壓測試波形峰值脈沖電壓測試波形薄膜電容器與應(yīng)用耐電壓測試耐電壓測試 耐電壓測試是耐電壓測試是X類和類和Y類電容器電氣安全性的必測類電容器電氣安全性的必測項(xiàng)目之一，主要是考察電容器在浪涌過電壓時能項(xiàng)目之一，主要是考察電容器在浪

38、涌過電壓時能否經(jīng)得住沖擊，否經(jīng)得住沖擊， X類和類和Y類電容器的耐久性測試類電容器的耐久性測試電壓值如下表。電壓值如下表。 其測試條件分為直流試驗(yàn)和交流試驗(yàn)，其中交流其測試條件分為直流試驗(yàn)和交流試驗(yàn)，其中交流施壓的條件為：施加施壓的條件為：施加50或或60Hz電壓，以不超過電壓，以不超過150V/s的速率從零升高到試驗(yàn)電壓，試驗(yàn)電壓時的速率從零升高到試驗(yàn)電壓，試驗(yàn)電壓時間應(yīng)從達(dá)到試驗(yàn)電壓值時開始計(jì)算，在試驗(yàn)結(jié)束間應(yīng)從達(dá)到試驗(yàn)電壓值時開始計(jì)算，在試驗(yàn)結(jié)束時，試驗(yàn)電壓應(yīng)減少至接近零，并且電容器通過時，試驗(yàn)電壓應(yīng)減少至接近零，并且電容器通過一個適當(dāng)?shù)碾娮璺烹?。一個適當(dāng)?shù)碾娮璺烹姟?應(yīng)注意的是，由用戶

39、進(jìn)行的重復(fù)耐電壓試驗(yàn)可能應(yīng)注意的是，由用戶進(jìn)行的重復(fù)耐電壓試驗(yàn)可能會損壞電容器。會損壞電容器。薄膜電容器與應(yīng)用 電容器耐電壓測試的測試電壓電容器耐電壓測試的測試電壓薄膜電容器與應(yīng)用耐久性測試耐久性測試 耐久性測試時電容器應(yīng)在上限類別溫度和耐久性測試時電容器應(yīng)在上限類別溫度和1.7UR的電壓下承受的電壓下承受1000小時的那久性試小時的那久性試驗(yàn)，在試驗(yàn)中每隔一小時應(yīng)將電壓升高到驗(yàn)，在試驗(yàn)中每隔一小時應(yīng)將電壓升高到1000V（有效值），持續(xù)（有效值），持續(xù)0.1秒。該試驗(yàn)應(yīng)秒。該試驗(yàn)應(yīng)分別通過一個分別通過一個475%的電阻施加到每個的電阻施加到每個電容器上。電容器上。薄膜電容器與應(yīng)用耐久性測試電

40、路與波形耐久性測試電路與波形薄膜電容器與應(yīng)用自燃性試驗(yàn)自燃性試驗(yàn) 自燃性試驗(yàn)是電容器在受到迭加在基波交自燃性試驗(yàn)是電容器在受到迭加在基波交流電壓上的隨機(jī)非同步的高壓脈沖沖擊時流電壓上的隨機(jī)非同步的高壓脈沖沖擊時能否自燃的試驗(yàn)電壓波形如下圖。能否自燃的試驗(yàn)電壓波形如下圖。 測試的基波交流電壓有效值為測試的基波交流電壓有效值為UR5%，所施加的高壓脈沖的峰值為：所施加的高壓脈沖的峰值為： Y2為為5kV+7%、X1為為4kV+7%，X2、Y3、Y4為：為：2.5kV+7%、X3為：為：1.2kV+7%。 每個樣品共接受每個樣品共接受20次這樣電壓的沖擊。次這樣電壓的沖擊。薄膜電容器與應(yīng)用電容器自燃

41、性的試驗(yàn)電壓波形電容器自燃性的試驗(yàn)電壓波形薄膜電容器與應(yīng)用各國的電氣安全認(rèn)可各國的電氣安全認(rèn)可 發(fā)達(dá)國家對電氣安全都有嚴(yán)格的認(rèn)證，對于通過發(fā)達(dá)國家對電氣安全都有嚴(yán)格的認(rèn)證，對于通過認(rèn)證的電氣產(chǎn)品均加有改過電氣認(rèn)證的圖標(biāo)。因認(rèn)證的電氣產(chǎn)品均加有改過電氣認(rèn)證的圖標(biāo)。因此，無論是此，無論是X類電容器還是類電容器還是Y類電容器，在電容器類電容器，在電容器上均必須印有已通過的電氣安全認(rèn)證的圖標(biāo)。上均必須印有已通過的電氣安全認(rèn)證的圖標(biāo)。 薄膜電容器與應(yīng)用抑制電源電磁干擾用電容器的連接抑制電源電磁干擾用電容器的連接方式方式 薄膜電容器與應(yīng)用抑制電源電磁干擾用電容器的連接抑制電源電磁干擾用電容器的連接方式方式

42、薄膜電容器與應(yīng)用抑制電源電磁干擾用電容器的連接抑制電源電磁干擾用電容器的連接方式方式薄膜電容器與應(yīng)用抑制電源電磁干擾用電容器的特性抑制電源電磁干擾用電容器的特性與主要參數(shù)與主要參數(shù) 抑制電源電磁干擾用電容器的作用是抑制來自于抑制電源電磁干擾用電容器的作用是抑制來自于電氣、電子設(shè)備或其他干擾源產(chǎn)生的電磁干擾，電氣、電子設(shè)備或其他干擾源產(chǎn)生的電磁干擾，不僅要滿足電氣安全標(biāo)準(zhǔn)，還要滿足于制電源電不僅要滿足電氣安全標(biāo)準(zhǔn)，還要滿足于制電源電磁干擾的作用。磁干擾的作用。 由于電磁干擾的頻譜非常寬，所以抑制電源電磁由于電磁干擾的頻譜非常寬，所以抑制電源電磁干擾用電容器應(yīng)具有干擾用電容器應(yīng)具有“高頻高頻”電容

43、器的特性；不電容器的特性；不僅如此，抑制電源電磁干擾用電容器還要有效的僅如此，抑制電源電磁干擾用電容器還要有效的將電磁干擾將電磁干擾“全部全部”或大部分從電容器中分流掉，或大部分從電容器中分流掉，這樣抑制電源電磁干擾用電容器還要像濾波這樣抑制電源電磁干擾用電容器還要像濾波/旁路旁路電容器那樣具有非常低的電容器那樣具有非常低的ESR； 當(dāng)抑制電源電磁干擾用電容器受到電磁干擾特別當(dāng)抑制電源電磁干擾用電容器受到電磁干擾特別是浪涌電壓和瞬態(tài)過電壓的沖擊時抑制電源電磁是浪涌電壓和瞬態(tài)過電壓的沖擊時抑制電源電磁干擾用電容器還要像緩沖電容器那樣緩沖這個電干擾用電容器還要像緩沖電容器那樣緩沖這個電壓瞬變的沖擊還要耐受高壓瞬變的沖擊還要耐受高dv/dt（高電流脈沖）的（高電流脈沖）的沖擊，這