金属膜电容用途-金属膜电容特点

时间:2019-5-9 分享到:

金属膜电容用途以及金属膜电容特点

金属薄膜电容特点

首先,铝电解电容器额定电压较低(通常≤450V),要获得更高的耐压等级,通常需要串联使用,在串联过程中必须考虑均压问题。薄膜电容器单体电压最高可达20kV,在中高压变频应用中无需考虑串联问题,当然均压等连接问题以及相应的成本、人力就无需考虑

其次,金属薄膜电容器耐纹波电流能力可以达到同等容量铝电解电容器额定纹波电流的十倍到几十倍,铝电解电容器为了达到更高的耐电流能力,通常采用更大的容量来满足要求,而更大容量是对成本和安装空间的一种不必要的浪费。

再者,薄膜电容的ESR通常很低,一般在1mΩ以下,寄生电感也非常低,仅为几十个nH。这些都是铝电解电容所无法企及的。极低的ESR使开关管上的电压应力大大减小,有利于开关管工作的可靠性和稳定性。

此外,铝电解电容由于无法控制铝极板氧化面积,导致在容量误差方面无法精确控制,一般误差在20%左右以内,而金属薄膜电容器可以通过直接控制卷绕的金属薄膜极板面积达到对容量公差的精确控制,如果客户有需要,公差可以控制在1%以内。目前,常规产品一般采用5%和10%的制造公差。另外,铝电解电容器的损耗很大,其中无功损耗可以占到总无功容量的20%,而且铝电解电容会随着频率的增大而增大,频率超过1000HZ后损耗变化率逐渐增大,有功损耗增大则发热量增大,这也是在中、高频大功率环境下采用铝电解直流支撑电容器发热量大、故障率高、寿命短的原因,一般额定工况下预期寿命小于5000小时,铝电解电容的损坏常常导致整台设备无法继续运转。在高压变频器整个寿命期间,薄膜电容器可以做到免维护,大大节约终端客户的维护成本和人力。

金属薄膜电容优点

金属化聚酯膜卷绕,无感式结构

环氧树脂包封,CP线单向引出

自愈性能好,绝缘电阻高,电容量稳定

适用于直流和脉动电路,广泛应用于各种电子电器电工设备的滤波、隔直、旁路、耦合和降噪等场合

金属薄膜电容优势对比

有机介质电容又称金属膜电容,是以纸介(MP),金属介,聚酯(Mylar又称涤纶),聚苯乙烯(MKS),聚丙烯(MKP)聚碳酸酯(MKC)和聚对苯二甲酸酯(MKT)等为主的几种电容。其中纸介、聚酯、聚丙烯三种电容中各自又分有、无金属化介质两种。一般而言,金属化介质的电容- -旦介质被击穿时,击穿处产生的电弧会使金属膜融化蒸发,使短路消灭,可以自动恢复正常工作而具有自愈功能。这种金属膜电容的性能很好,一 般使用在电源_上的。

金属膜电容中的金属化聚酯电容( Mlylar)和金属化聚丙烯电容( MKP)这两种金属膜电容可以消除卷绕带来的电感,制成性能更好的无感电容,这种要选择电容上标称X 2的电容,绕制工艺特殊,无感电容所以它也是金属膜电容的一种。(插入 集合图,集合图在页面位置为居中)

无机电容以云母、瓷介、独石、玻璃釉等几种电容为主。电解电容器以铝电解电容为代表,具有体积小容量大的特点,可以做到几十微法到两、三万微法,但它的阻抗频率特性较差,温度特性也不好,绝缘电阻低,漏电流大,长时间不使用会变质失效。

由于电解质的导电性不太好,电阻较大,损耗也较大,分布电容和误差也不是很小,种种原因让电解电容性能远不及金属膜膜电容,它只适合用在电源滤波上和电源退偶上使用,不宜用在音频耦合电路

金属薄膜电容缺点及解决方案

将双面金属化聚丙烯膜和非金属化聚丙烯膜进行卷取或者叠层所组成的电容被称之为金属化膜电容器。从原理上分析,金属化薄膜电容器应不存在短路失效的模式,而金属箔式 电容器会出现很多短路失效的现象。金属化薄膜电容器虽有上述巨大的优点,但与金属箔式电容相比,也是有一定缺点的。

一是容量稳定性不如箔式电容器,这是由于金属化电容在长期工作条件易 出现容量丢失以及自愈后均可导致容量减小,因此如在对容量稳定度要求很高 的振荡电路使用,应选用金属箔式电容更好。

另一主要缺点为耐受大电流能力较差,这是由于金属化膜层比金属箔要薄 很多,承载大电流能力较弱。为改善金属化薄膜电容器这一缺点,目前在制造 工艺上已有改进的大电流金属化薄膜电容产品。

想要改善金属化薄膜电容器的不足之处,那么可以采用双面金属化薄膜做电极;或者是增加金属化镀层的厚度;以及端面金属焊接工艺改良,降低接触电阻。

有机薄膜电容器是以有机塑料薄膜做介质,以金属箔或金属化薄膜做电极,通过卷绕方式制成(叠片结构除外),其中以聚酯膜介质和聚丙烯膜介质应用最广。

制造电容器使用的有机薄膜多达十几种,以聚苯乙烯、聚丙烯、聚酯(PET)、聚四氟乙烯、聚碳酸酯(PC)有机薄膜电容器最为成熟,是性能优、品种多、应用面广的电子元件之一

金属膜电容用途以及金属膜电容特点

有机薄膜电容器主要特点

由于膜的厚度可以做得很薄,易于卷绕,所以这种电容器的电容量和工作电压范围很宽。有机介质材料大多是合成的高分子聚合物,原料丰富,品种繁多,有利于有机介质电容器的发展。与无机介质电容器比较,其主要弱点是:有机介质易于老化,电容器的性能会逐渐降低;有机介质的热膨胀系数较大,电容器的稳定性较差;有机介质的耐热性差,电容器的工作温度上限受到限制。

有机薄膜电容器分类

1.按介质材料区分:我国现使用主要有聚酯膜和聚丙烯膜两种介质;

2.按电极型式区分:有金属箔式和金属化薄膜两种结构。

3.按卷绕方式区分:有有感卷绕和无感卷绕两种方式

具体特性说明如下表:

金属膜电容用途-金属膜电容特点

有机薄膜分极性有机薄膜和非极性有机薄膜两类,用极性有机薄膜制造的电容器具有比电容人,耐温高,耐乐强度高等优点。用非极性有机薄膜制造的电容器具有损耗角正切值tgδ小、绝缘电阻高、介质吸收系数小、有负温度系数等优点。

两大常见有机薄膜电容器用处

1.聚酯膜电容器的特性:

1)体积小,容量大,其中尤以金属化聚酯膜电容的体积更小。

2)使用温度范围较宽: -55°C~+100C。 (聚丙烯电容为:一40‘ *+85 °C)

3)正温度系数电容

4)损耗tanδ随频率升高而增加较大,因此不宜用于高频电路。2.聚丙烯薄膜电容器的特点:

1)高频损耗极低tanδ≤0. 1%, (聚酯电容tanδ≤1.0 %)。且在很宽的频

率范围内损耗变化很小,适合高频电路使用。( 100KHz以内)

2)较小的负温度系数;

3)绝缘电阻极高(IR≥10° MQ ) :

4)介电强度高,适合做成高压薄膜电容器。

有机薄膜电容器优点

目前,高比容有机薄膜电容器主要应用于各类逆变电源中,作为直流支撑(DC-Link)电容使用,薄膜电容器体积缩小可取代以往使用电解电容的场合,并且具有更高的耐电压能力;不存在电解液泄露风险,具有更高的可靠性;在电路中遇到瞬时过压时,具有自愈特性,能够很好地保护电路安全,消除电路过压击穿短路风险;采用无感卷绕技术,产品符合低电感特性,更能适应电源系统不断提升的工作频率;采用低损耗介质材料,产品具有低损耗特性,能够承受更大纹波电流,发热量较低;无极性介质材料,能够承受反峰电压,可满足交、直流滤波电路使用等。

有机薄膜电容器自愈介绍

有机金属化薄膜电容器最大的好处就是它具有自愈能力,因此这类电容器成为当前发展最快的电容器之一。

金属化有机薄膜电容器的自愈有两种不同的机理:一种是放电自愈;另一种是电化学自愈。前者发生在电压较高下,所以也简称为高压自愈;因为后者在电压很低的情况下也出现,所以常简称为低压自愈。

1、放电自愈

为了说明放电自愈的机理,假设在两个金属化电极间的有机薄膜中某处有一疵点,其电阻为R。按疵点的性质,它可能是金属性疵点,也可能是半导体或劣质绝缘性疵点。显然,当疵点是前一种时,在低电压下,电容器就已经发生放电自愈。而只有在后一种疵点情况下,才出现所谓高压放电自愈。

放电自愈的过程是,在金属化有机薄膜电容器上施加电压V后,立刻有欧姆电流I=V/R通过疵点。因此流经金属化电极的电流密度J=V/Rπr2,即是在金属化电极内,离疵点越近的区域(即r越小),其电流密度越大。由于疵点功耗W=(V2/R)r引起的焦尔热,是半导体性或绝缘性疵点的电阻R成指数性下降。因此电流I和功耗W又迅速增大,结果在金属化电极离疵点很近的区域中,电流密度J1= J=V/πr12急剧上升到其焦尔热能将该区金属化层的熔化,引起电极间在此处飞弧,电弧很快蒸发和抛散掉该处熔融金属,形成无金属层的绝缘隔离区,电弧熄灭,实现自愈

2、电化学自愈

铝金属化有机薄膜电容器在低压下,常出现这种自愈。这种自愈的机理如下:若在金属化有机薄膜电容器的介质薄膜中有一疵点,在电容器上加上电压以后(即使电压很低),通过疵点将有较大的漏电流

表现为电容器的绝缘电阻远低于技术条件中的规定值。显然,在漏电流中含有离子电流,也可能含有电子电流。因为各种有机薄膜都有一定的吸水率(0.01%~0.4%),且在电容器制造、储存和使用过程中,电容器可能受潮,所以在离子电流中会有相当一部分是因水被电解而产生的O2-离子和H-离子电流。O2-离子到达AL金属化阳极以后,与AL结合形成AL2O3。随着时间的增长,逐渐形成AL2O3绝缘层将疵点覆盖和隔离,从而电容器绝缘电阻大为提高,达到自愈。

自愈的利弊

金属化有机薄膜电容器的最大特点是具有自愈能力,因此自愈所带来的好处是主要的,但是,它也有不利之处,其中最大的害处就是自愈时造成电流脉冲,给电路带来信号干扰,降低电路的重要性能——信噪比。所以对于一些要求特别高的电路,如高保真音响电路、高精度通信电路等,不能让有机薄膜电容器在工作时发生自愈。

自愈的另一害处,是使用电容器的容量逐渐减少。若电容量在工作时,自愈次数很多,就会导致其容量和绝缘电阻显著变小、损耗角大幅度上升,使电容器很快失效。

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