电容器的主要参数是标称电容和容差、额定电压、绝缘电阻和损耗率,主要由电容器中的电介质决定。电容器标记的电容值。
并且云母和陶瓷电介质电容器的电容较低(大约低于5000pF)。纸、塑料和一些陶瓷介质形式的电容器在中间(约0.005F ~ 1.0F);通常,电解电容器具有大容量。
电容器的主要参数
1、标称电容和公差
标称电容是电容器上标记的电容。
电容器的实际电容和标称电容之间的偏差称为容差。一个电容标有220nJ,表示这个电容的标称电容为220nF,实际电容应该在220 nf5%以内,其中J表示电容误差为5%。如果j换成k,误差为10%;改变M表示误差为20%。
2、额定电压
在最低环境温度和额定环境温度下能连续施加在电容器上的DC电压的最大有效值一般直接标注在电容器外壳上。如果工作电压超过电容器的耐压,电容器就会击穿,造成不可修复的永久性损坏。
3、绝缘电阻
当DC电压施加在理想电容器上时,应该没有电流流过电容器,但实际上有轻微的漏电流。DC电压除以泄漏电流的值就是电容器的绝缘电阻。典型值为100m至10000M。目前CL11、CBB22等塑膜电容器的绝缘电阻可达5000M以上。电容器的绝缘电阻是一个不稳定的电气参数,它会随着温度、湿度和时间的变化而变化。绝缘电阻越大越好。
4、损耗率
电容器的损耗率是电容器在一段时间内转化为热能的能量与其平均储能的比值,通常用百分数表示。电容器转化为热能的能量主要是由电容器的介质损耗和所有电阻引起的能量损耗。在DC电场的作用下,电容器的损耗以漏电阻损耗的形式存在,一般很小。在交变电场作用下,电容器的损耗不仅与漏电阻有关,还与周期性极化建立过程有关。有些电容器,如电解电容器,在交流信号下工作损耗随频率迅速增加,只能工作在DC或低频。
5、频率特性
随着频率的增加,一般电容器的电容减小。
电容器参数的基本公式
6、相位角
理想电容器:超前电流电压90度
理想电感:电流电压后90度
理想电阻器:与电流电压同相
7、耗散系数(%)
损耗正切Tan
在电容器的等效电路中,串联等效电阻ESR与容抗1/C的比值称为Tan ,其中ESR在120Hz时计算。显然,Tan 随着测量频率的增加而增加,随着测量温度的降低而降低。
D.F.=tan (损耗角)=ESR/Xc=(2fC)(ESR)
损耗因数,由于电容器的漏电阻、等效串联电阻和等效串联电感几乎总是很难分开的,所以很多电容器厂家把它们合并成一个指标,叫做损耗因数,主要用来描述电容器的无效性。损耗因子定义为电容器每周期损耗的能量与储存能量的比率。也称为损耗角正切。
在图1中,电容的漏电阻Rp、有效串联电阻Rs和有效串联电感的L型寄生元件可能会降低外部电路的性能。一般来说,这些因素的影响被结合起来,定义为损耗因子或DF。
电容泄漏指的是施加电压时流过电介质的微小电流。虽然该模型显示了与电容器并联的简单绝缘电阻Rp,但事实上,泄漏与电压不是线性相关的。厂家往往将泄漏量规定为M- F乘积,用来描述电介质的自放电时间常数,单位为秒。其范围在1秒或更少到数百秒之间,前者是铝和钽电容,后者是陶瓷电容。玻璃电容器的自放电时间常数为1000或更大;聚四氟乙烯和薄膜电容(聚苯乙烯、聚丙烯)的泄漏性能最好,时间常数超过1000000m-f,对于这类器件,器件外壳的表面污染或相关的布线和物理组装都会产生泄漏路径,其影响远远超过介质泄漏。
有效串联电感ESL(图1)是由电容引脚和电容极板的电感产生的,它可以把一般的容抗变成感抗,特别是在较高的频率下;其幅度取决于电容器内部的具体结构。管状箔电容器的针电感显著大于模制辐射针配置的针电感。多层陶瓷和薄膜电容器的串联阻抗通常最低,而铝电解电容器的串联阻抗通常最高。因此,电解电容一般不适合高频旁路应用。
电容器制造商通常用阻抗与频率的关系图来说明有效串联电感。这些图将表明,在低频时,器件主要表现为容抗;当频率较高时,阻抗会因串联电感而上升。
有效串联电阻ESR(图1中的电阻Rs)由引脚电阻和电容板电阻组成。如上所述,许多制造商将ESR、ESL和泄漏的影响合并为一个参数,称为损失系数还是DF。损耗因数衡量电容器的基本无效性。制造商将其定义为电容器在每个周期中损失的能量与储存的能量之比。特定频率的等效串联电阻与总容抗之比类似于损耗因数,而前者等于品质因数q的倒数。
损耗因子通常随温度和频率而变化。云母和玻璃介质的电容器的DF值一般在0.03%-1.0%之间。在室温下,陶瓷电容器的DF范围为0.1%至2.5%。电解电容器的DF值通常超过上述范围。薄膜电容通常是最好的,其DF值小于0.1%。
8、质量因素
Q=cotan =1/DF
9、等效串联电阻ESR(欧姆)
ESR=(DF) Xc=DF/2fC
10、功耗
功率损耗=(2fCV2) (DF)
11、功率因数
Pf=sin (损耗角)cos(相位角)
12、阻抗z
在特定频率下,阻挡交流电流的电阻称为阻抗(Z)。与电容等效电路中的电容值和电感值密切相关,也与ESR有关。
Z= [ESR^2 (XL - XC)^2 ]
其中,XC=1/C=1/2fC
XL=L=2fL
电容器的容抗(XC)在低频范围内随着频率的增加而逐渐减小,当频率继续增加到中频范围时,电抗(XL)减小到ESR值。当频率达到高频范围时,感抗(XL)成为主导,因此阻抗随着频率的增加而增加。
13、泄漏电流
电容器的电介质对DC电流有很大的阻挡作用。但由于氧化铝膜浸入电解液中,当施加电压时,氧化膜重整修复时会产生一个称为漏电流的小电流。一般来说,漏电流会随着温度和电压的升高而增加。
14、纹波电流和纹波电压
在一些数据中,它们被称为纹波电流和纹波电压,其实就是纹波电流和纹波电压。意味着电容器可以容忍纹波电流/电压值。它们与ESR密切相关,可以用以下公式表示:
Urms=Irms R
其中,Vrms表示纹波电压,Irms表示纹波电流,R表示电容的ESR。
从上面可以看出,当纹波电流增加时,即使ESR不变,纹波电压也会翻倍。换句话说,当纹波电压增加时,纹波电流也会增加,这就是为什么要求电容器具有较低的ESR值。加入纹波电流后,电容器内部的等效串联电阻(ESR)会产生热量,影响电容器的使用寿命。一般纹波电流与频率成正比,所以低频时纹波电流较低。编辑:CC
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