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[基础电路] 电容器的性能参数

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admin 发表于 2013-2-23 23:49:15 | 显示全部楼层 |阅读模式

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电容器的绝缘介质不同,按照绝缘介质来命名的电容器种类很多。如金属化纸、陶瓷、涤纶、独石、聚苯乙烯、聚丙烯、玻璃釉、云母、铝电解、钽电解等。由于构成电容器的介质不同,所以不同电容器的性能参数也有很大区别。
    1.标称电容量及误差
  这是电容器的重要参数,常标在电容器外壳上。对于容量小于1μF 的电容器,通常在容量后面用字母表示误差,其中J 表示±5%、K 表示±10%、M 表示±20%。比如220nJ 表示容量这220nF,误差±5%。
    2.额定电压
  这也是电容器的一个重要参数,常标注在电容器外壳上,它是指电容器在工作温度范围内所加给电容器两极(介质)间的最大直流电压或交流(脉冲)电压的峰值(也有少数给出的是交流有效值)。在实际使用中,加在电容器两极间电压的最大值不得等于或超过该值,否则电容器易击穿损坏。
    3.工作温度范围
  是指电容器确定能连续工作的温度范围,只要在这个温度范围内使用。电容器的各项性能指标均能得到保证,尤其是电解电容。这一工作温度范围往往打印在外壳上,如-40℃~+85℃或-40℃~+105℃等。
    4.损耗角正切值(tgδ)
  它的定义是:在规定频率的正弦交流电压下,电容器损耗的功率(也称有功功率)与电容器无功功率的比值。这里必须解释一下:电容器在交流电路中使用时并非是一个纯电容,它还有电感和电阻,该电阻就是电容串联的等效电阻Rs。电流流过电阻时是耍发热的,也就是要消耗功率。通常把这个功率称为有功功率,也就是电容器损耗的功率。而把电容器两端电压降与通过电容器电流的乘积称为无功功率。按照定义:tgδ=有功功率/无功功率=Rs/Xc,Xc 是电容容抗,为1/2πfc,显然tgδ越小,电容的损耗就越小,效率就越高。要想tgδ小,必须使电容的串联电阻Rs 足够小,而Rs 是一个与介质材料紧密相关的参数。由附表可知:高频瓷介电容的正切损耗值只有万分之4,可保证通过它的高频信号损失最小。
    5.绝缘电阻Rp
  在电容器两端加直流电压时,电压与通过电流的比值 Rp。从而形成漏电流,这个漏电流除与电容两极板所加电压有关外,还与温度有关。一般来说,电容两极板所加电压越高,工作温度越高,漏电流越大,也就是绝缘电阻越小。显然绝缘电阻也是一个与介质材料有关的参数。
    例如聚苯烯电容的绝缘电阻高达5000MΩ以上。
    6.温度系数
  是指电容器的电容量随温度变化 1℃时的变化量与标称容量的比率,单位PPM/℃,PPM 表示百万分之一。有的电容器电容量会随温度升高而增大,就把这类电容称为具有正温度系数的电容;而有的电容器电容会随温度升高而减小,把这类电容称为负温度系数的电容。
    例如聚丙烯电容CBB22 的温度系数为-300PPM/℃,它表示温度每升高1℃,电容量要减小万分之三,即0.03%。如果温度上升30%,则下降的电容量为0.03%×30=0.9%。一般说来,温度系数大的电容,它的稳定性较差。
    7.额定工作频率
  电容器两端加电压时,电容里面所充的电介质将被极化,此时对于电介质的某一个分子来说,则成为有极性的分子,把这种分子称为偶极子。在外电场作用下,偶极子最终顺着电场方向排列,这时任一极板上所带电量为Q=εr·Q0,式中εr 为电介质相对介电常数,Q0 为极板间无电介质时的任一极板上所带电量。而εr 与产生的束缚电荷成正比的关系。由于电容器在路工作时通常加的是交变电压(信号电压就是交变电压),也就是说电介质处在交变电场中。此种情形下,形成的偶极子也要不断转向,但转向是需要一定时间的,当加在电容器上交变电压(变化电场)频率较低时,偶极子还来得及跟上电场的变化而不断转向,故εr 与恒定电场下的数值相比差别不大;当频率大到某一数值时(不同介质这个数值不同),偶极子就来不及跟随电场方向的快速改变而转向,此时的εr 就要下降很多,即电容量要下降很多,把达到这个极限频率的70%的频率称为额定频率。显然这个频率越高,该电容的高频特性越好,适合工作于高频电路中,例如CC 型高频瓷介电容的额定频率可达20GHz。当然,这个值也受温度的影响。
    8.电感
  当有交变电流“通过”电容器中介质时,介质对交流电的阻碍除有容抗外还有感抗(XL=2πfL),这是因为任何材料在有交变电流流过时(注:电容中电流不是真正意义上通过,而是通过充、放电形式传递过来)均有电感L 存在,电容中介质也不例外,但不同电介质的L 值是不同的。一般来说,L 值小的电容适合于高步页电路。必须指出:即使是同一介顷的电容器,由于容量和耐压不同,所填充电介质面积和厚度不同,所以表现出的L 值也不会相同。
    除此以外,还有一些参数,比如自愈性,是指电容器击穿后能自动修复的特性。体积容量比值,这实际反映介质的介电常数大小,介电常数越大,电容体/容比越小,这里不再赘述。
    为了帮助了解和选择电容器,附表列出了部分电容器的主要参数特性,供参考。
   20121119053139939012122.jpg
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