薄膜电容器#上课课堂

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1、薄膜电容器薄膜电容器 1高等课件高等课件为了增加电容器的电容量，通常将电极轧为了增加电容器的电容量，通常将电极轧成金属箔，与绝缘介质薄膜一同卷绕成芯成金属箔，与绝缘介质薄膜一同卷绕成芯子，以尽量减小体积，这样就形成了薄膜子，以尽量减小体积，这样就形成了薄膜电容器。电容器。18761876年英国年英国D.D.斐茨杰拉德发明纸介电容器。斐茨杰拉德发明纸介电容器。 这就是薄膜电容器的始祖。这就是薄膜电容器的始祖。概述概述2高等课件高等课件3高等课件高等课件薄膜电容器由介质、电极、电极过渡、引出线、封装、印章标志等部分组成。薄膜电容器由介质、电极、电极过渡、引出线、封装、印章标志等部分组成。薄膜电容器

2、由介质、电极、电极过渡、引出线、封装、印章标志等部分组成。薄膜电容器由介质、电极、电极过渡、引出线、封装、印章标志等部分组成。按介质分类：聚酯膜、聚丙烯膜按介质分类：聚酯膜、聚丙烯膜按介质分类：聚酯膜、聚丙烯膜按介质分类：聚酯膜、聚丙烯膜按结构分类：卷绕式、叠片式、内串式。按结构分类：卷绕式、叠片式、内串式。按结构分类：卷绕式、叠片式、内串式。按结构分类：卷绕式、叠片式、内串式。按电极分类：金属箔、金属化（铝金属化、铝锌金属化）、膜箔复合结构。按电极分类：金属箔、金属化（铝金属化、铝锌金属化）、膜箔复合结构。按电极分类：金属箔、金属化（铝金属化、铝锌金属化）、膜箔复合结构。按电极分类：金属箔、

3、金属化（铝金属化、铝锌金属化）、膜箔复合结构。按电极引出方式分类：径向、轴向。按电极引出方式分类：径向、轴向。按电极引出方式分类：径向、轴向。按电极引出方式分类：径向、轴向。按封装方式分类：盒式、浸渍型。按封装方式分类：盒式、浸渍型。按封装方式分类：盒式、浸渍型。按封装方式分类：盒式、浸渍型。按用途分类：通用（直流）、脉冲、抑制电源电磁干扰、精密。按用途分类：通用（直流）、脉冲、抑制电源电磁干扰、精密。按用途分类：通用（直流）、脉冲、抑制电源电磁干扰、精密。按用途分类：通用（直流）、脉冲、抑制电源电磁干扰、精密。分类分类4高等课件高等课件薄膜电容器的分类对照表薄膜电容器的分类对照表构 成分 类

4、特 点介质聚丙烯膜高频损耗极低、电容量稳定性很高、负温度系数较小、绝缘电阻极高、介质吸收系数极低、自愈性好、介电强度高聚酯膜工作温度范围宽、介电常数高、电容量稳定性高、正温度系数、绝缘电阻高、薄膜厚度可达0.9mm、容积比高结构卷绕式又分为有感式和无感式，工艺成熟叠片式抗脉冲能力强、自动化程度高、容积比大内串式耐高压、耐大电流电极金属箔耐电流冲击、工艺流程短金属化有自愈性、体积小膜箔复合耐电流冲击、耐压高、有自愈性引出方式径向易插件，排版密度高轴向节省高度空间，结构稳定封装盒式外观一致性好、插件直通率高浸渍型设计灵活引出线CP线强度高、成本低镀锡铜线导电性好CP线，也叫做镀锡铜包钢线；是以低碳

5、钢为芯线，其外表顺次镀覆铜、锡或锡基合金层加工而成的产品。它是一种新型的复合线材。5高等课件高等课件一些常用的标准术语一些常用的标准术语1.上限类别温度电容器设计所确定的能连续工作的最高环境温度。2.下限类别温度电容器设计所确定的能连续工作的最低环境温度。3.额定温度可以连续施加额定电压的最高环境温度。4.额定电压（UR）在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下，可以连续施加在电容器上的最大直流电压或脉冲电压的峰值。6高等课件高等课件5.类别电压（UC）电容器在上限类别温度下可以连续施加在电容器上的最高电压。6. 温度降额电压温度降额电压是在额定温度和上限类别温度之间的任一温度下，可以连续施加

6、在电容器上的最高电压。7高等课件高等课件请在此输入您的标题7.气侯类别电容器所属的气侯类别用斜线分隔的三个数来表示（IEC 60068-1：如：55/100/56）。8.损耗角正切（tg）在规定频率的正弦波电压作用下，电容器的损耗功率除以电容器的无功功率。8高等课件高等课件9.容量温度系数（容量温度系数（）电容器在规定的温度范围内容量随温度的变化率。电容器在规定的温度范围内容量随温度的变化率。通常以通常以20时电容量为参考，用百万分之一每摄时电容量为参考，用百万分之一每摄氏度（氏度（10-6/）表示。（）表示。（10-6/ = 1ppm/）Ci：电容器在温度：电容器在温度Ti时的容量时的容量C

7、0：电容器在：电容器在T0(202)时的容量时的容量9高等课件高等课件10.绝缘电阻绝缘电阻(I.R.)/时间常数时间常数(t)绝缘电阻为电容器充电一分钟后所加的直流电压和绝缘电阻为电容器充电一分钟后所加的直流电压和流经电容器的漏电流值的比值，单位为流经电容器的漏电流值的比值，单位为M。时间常数为绝缘电阻和电容量的乘积，通常以秒表时间常数为绝缘电阻和电容量的乘积，通常以秒表示，公式如下：示，公式如下：ts=I.R.MCF一般情况下，绝缘电阻用于描述小容量电容器的绝一般情况下，绝缘电阻用于描述小容量电容器的绝缘特性，时间常数用于描述大容量缘特性，时间常数用于描述大容量(如：如：CR0.33F)电

8、容器的绝缘特性。电容器的绝缘特性。10高等课件高等课件11.自愈性自愈性(仅对金属化膜电容器仅对金属化膜电容器)金属化膜的金属镀层是通过真空蒸发的方法将金金属化膜的金属镀层是通过真空蒸发的方法将金属沉积在薄膜上，厚度只有几十个纳米，当介质属沉积在薄膜上，厚度只有几十个纳米，当介质上存在弱点、杂质时，局部电击穿就可能发生，上存在弱点、杂质时，局部电击穿就可能发生，电击穿处的电弧放电所产生的能量足以使电击穿电击穿处的电弧放电所产生的能量足以使电击穿点邻近处的金属镀层蒸发，使击穿点与周围极板点邻近处的金属镀层蒸发，使击穿点与周围极板隔开，电容器电气性能即可恢复正常。隔开，电容器电气性能即可恢复正常。

9、11高等课件高等课件薄膜电容器的基本结构薄膜电容器的基本结构请在此输入您的文本。12高等课件高等课件13高等课件高等课件薄膜电容器的主要材料薄膜电容器的主要材料薄膜介质薄膜介质材料性能聚酯PET聚丙烯PP或OPP聚苯硫醚PPS聚2，6奈乙酯PEN聚碳酸酯PC聚苯乙烯PS厚度m=0.5=3=1=1=1.5=4介电常数3.0-3.32.1-2.22.83.0-3.32.6-3.22.3-2.7tg（1kHz）%0.2-0.50.020.060.1-0.50.1-0.30.03-0.04电阻率c m10-1010-1010-1010-1010-1010-10击穿电压（AC）MV/m150-20028

10、0-300150-200150-200150-180200-250杨氏模量/N.mm39202352-4410392059781960147-735熔点260165285260240240使用温度范围12510516014012085可燃性慢燃可燃自熄慢燃慢燃可燃吸水率（24h）%0.3-0.4PENPETPP, 箔式金属化潮湿耐湿程度：全密封半密封无密封机械冲击安装重心（贴片，轴向，径向），引脚形状（片状，线状粗细）22高等课件高等课件无极性无极性ESR极低极低允许比较高的电流流过允许比较高的电流流过工作电压可以很高工作电压可以很高温度范围宽温度范围宽基本上无寿命限制基本上无寿命限制金属化电

11、极具有自愈功能金属化电极具有自愈功能薄膜电容器的特点薄膜电容器的特点23高等课件高等课件额定直流电压：是在整个温度范围内允许额定直流电压：是在整个温度范围内允许持续施加的直流电压。持续施加的直流电压。试验电压：电容器出厂前形式试验时对电试验电压：电容器出厂前形式试验时对电容器施加的电压，一般在容器施加的电压，一般在1.52倍，持续时倍，持续时间间2分钟或分钟或500小时。小时。介电强度：电容器的介质所能承受的电压，介电强度：电容器的介质所能承受的电压，这个电压高于试验电压。这个电压高于试验电压。额定交流电压：电容器工作在交流电压下额定交流电压：电容器工作在交流电压下可以连续施加的交流电压有效值

12、。可以连续施加的交流电压有效值。额定直流电压、额定交流电压额定直流电压、额定交流电压24高等课件高等课件在一般情况下，额定交流电压与额定直流在一般情况下，额定交流电压与额定直流电压关系为：电压关系为：额定交流电压与额定直流电压关系额定交流电压与额定直流电压关系25高等课件高等课件当交流电的频率很低时，流过电容器的电流当交流电的频率很低时，流过电容器的电流也很低，这时电容器所允许施加的交流电压也很低，这时电容器所允许施加的交流电压为额定交流电压。为额定交流电压。随着频率的升高，流过电容器的电流增加。随着频率的升高，流过电容器的电流增加。当流过电容器的电流达到电容器的额定电流当流过电容器的电流达到

13、电容器的额定电流时，将不允许继续增加电流。为了限制电流，时，将不允许继续增加电流。为了限制电流，需要电压降额。需要电压降额。电容器的交流电压与频率的关系电容器的交流电压与频率的关系26高等课件高等课件电容器可承受的交流电压、电流与频率的关系电容器可承受的交流电压、电流与频率的关系 27高等课件高等课件随着频率继续升高，电容器的介质损耗上升，随着频率继续升高，电容器的介质损耗上升，由于电容器所允许的损耗为一定值，介质损由于电容器所允许的损耗为一定值，介质损耗增加，将要求耗增加，将要求ESR损耗降低，也就是说要损耗降低，也就是说要进一步降低电流有效值，来保证电容器的损进一步降低电流有效值，来保证电

14、容器的损耗为额定值。耗为额定值。28高等课件高等课件薄膜电容器在不同温度下可承受的交流电薄膜电容器在不同温度下可承受的交流电压压 薄膜电容器电压与温度的关系薄膜电容器电压与温度的关系29高等课件高等课件电容量的变化与温度的关系电容量的变化与温度的关系30高等课件高等课件ESRESR、ESLESL与阻抗频率特性与阻抗频率特性31高等课件高等课件电容器的电流与电容器的电流与dv/dt的关系：的关系：当当dv/dt为峰值时，对应的电流为峰值电流。为峰值时，对应的电流为峰值电流。电容器允许的有效值电流受流过的电流在电容器允许的有效值电流受流过的电流在ESR上的损耗限制。上的损耗限制。dv/dt 、峰值

15、电流、有效值电流32高等课件高等课件不同的介质，电容器的最高工作温度不同。不同的介质，电容器的最高工作温度不同。一般来说，聚酯电容器的最高工作温度为一般来说，聚酯电容器的最高工作温度为+125；聚丙烯电容器多为；聚丙烯电容器多为+85。工作温度33高等课件高等课件损耗因数损耗因数电容等效电路电容的泄露电阻电容的泄露电阻Rp、有效串联电阻、有效串联电阻Rs和有效和有效串联电感串联电感L式寄生元件，可能会降低外部电路式寄生元件，可能会降低外部电路的性能。一般将这些元件的效应合并考虑，定的性能。一般将这些元件的效应合并考虑，定义为损耗因数或义为损耗因数或DF。 电容的泄漏是指施加电压时流过电介质的微

16、电容的泄漏是指施加电压时流过电介质的微小电流。虽然模型中表现为与电容并联的简单小电流。虽然模型中表现为与电容并联的简单绝缘电阻绝缘电阻Rp，但实际上泄露与电压并非线性，但实际上泄露与电压并非线性关系。关系。34高等课件高等课件 损耗因数衡量电容的基本无效性。制造商将损耗因数衡量电容的基本无效性。制造商将它定义为每个周期电容所损失的能量与所存储的它定义为每个周期电容所损失的能量与所存储的能量之比。特定频率的等效串联电阻与总容性电能量之比。特定频率的等效串联电阻与总容性电抗之比近似于损耗因数，而前者等于品质因数抗之比近似于损耗因数，而前者等于品质因数 Q Q 的倒数。的倒数。 损耗因数常常随着温度

17、和频率而改变。采用损耗因数常常随着温度和频率而改变。采用云母和玻璃电介质的电容，其云母和玻璃电介质的电容，其 DF DF 值一般在值一般在 0.03% 0.03% 至至 1.0% 1.0% 之间。室温时，陶瓷电容的之间。室温时，陶瓷电容的 DF DF 范围是范围是 0.1% 0.1% 至至 2.5% 2.5%。电解电容的。电解电容的 DF DF 值通常会值通常会超出上述范围。薄膜电容通常是最佳的，其超出上述范围。薄膜电容通常是最佳的，其 DF DF 值小于值小于 0.1% 0.1%。35高等课件高等课件低频下，损耗因数低频下，损耗因数仅由绝缘仅由绝缘成分决定，对于小成分决定，对于小容量的聚丙烯

18、膜电容器，在频率上升至数兆以容量的聚丙烯膜电容器，在频率上升至数兆以前，损耗因数几乎与频率无关，大约为前，损耗因数几乎与频率无关，大约为1010-4-4。然而，随着频率的增加，等效串联电阻部分的然而，随着频率的增加，等效串联电阻部分的损耗因数迅速增加，直至它成为损耗因数曲线损耗因数迅速增加，直至它成为损耗因数曲线的决定性成分。的决定性成分。36高等课件高等课件10nF10nF和和100nF100nF的聚丙烯膜电容器的损耗因数的聚丙烯膜电容器的损耗因数37高等课件高等课件损耗因子与温度的关系损耗因子与温度的关系38高等课件高等课件1. 1. 在震荡电路、定时电路、延迟电路和滤波在震荡电路、定时电

19、路、延迟电路和滤波器中的应用器中的应用在电力电子线路中的主要作用在电力电子线路中的主要作用是利用RC串并联实现的振荡电路，由Max.Wien 发明的利用深度正反馈，通过阻容耦合使两个电子器件交替导通与截止，从而自激产生方波输出的振荡器。常用作方波发生器。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。用电感L、电容C组成选频网络的振荡电路，用于产生高频正弦波信号能使脉冲信号延迟一定时间的电路39高等课件高等课件在要求高的应用中，需要电容器的电容量具有良在要求高的应用中，需要电容器的电容量具有良好的温度稳定性以确保振荡

20、频率、定时的时间、好的温度稳定性以确保振荡频率、定时的时间、延迟时间具有良好的温度稳定性。这时以选用温延迟时间具有良好的温度稳定性。这时以选用温度系数低的聚碳酸酯介质电容器为首选，其温度度系数低的聚碳酸酯介质电容器为首选，其温度系数可以接近于零，在整个工作温度范围内电容系数可以接近于零，在整个工作温度范围内电容量几乎没有变化，对谐振频率、定时时间以及延量几乎没有变化，对谐振频率、定时时间以及延迟时间都没有影响。迟时间都没有影响。40高等课件高等课件其次，应选用复合膜电容器，这种电容器的其次，应选用复合膜电容器，这种电容器的介质是利用正温度系数介质和负温度系数介介质是利用正温度系数介质和负温度系

21、数介质组合，使温度系数互补接近为零，在整个质组合，使温度系数互补接近为零，在整个工作温度范围内电容量的变化可以小于工作温度范围内电容量的变化可以小于0.1%0.1%。41高等课件高等课件积分电路是使输出信号与输入信号的时间积积分电路是使输出信号与输入信号的时间积分值成比例的电路。分值成比例的电路。2.2.在积分电路中的应用在积分电路中的应用42高等课件高等课件在积分电路或积分电路的派生电路应用中，在积分电路或积分电路的派生电路应用中，为保证积分时间常数的稳定，最关键的是要为保证积分时间常数的稳定，最关键的是要保证电容量的稳定，另外，积分电路应具有保证电容量的稳定，另外，积分电路应具有保持功能，

22、因而需要电容器的电阻越高越好，保持功能，因而需要电容器的电阻越高越好，同时要保持积分的准确性，电容器的介质吸同时要保持积分的准确性，电容器的介质吸收要低。所以，通常积分电容器应选择介质收要低。所以，通常积分电容器应选择介质吸收低的，然后考虑温度系数、绝缘电阻。吸收低的，然后考虑温度系数、绝缘电阻。综合考虑应首选介质吸收最低的聚苯乙丙烯综合考虑应首选介质吸收最低的聚苯乙丙烯介质电容器。介质电容器。43高等课件高等课件耦合电容器是用来在电力网络中传递信号的耦合电容器是用来在电力网络中传递信号的电容器。主要用于工频高压及超高压交流输电容器。主要用于工频高压及超高压交流输电线路中，以实现载波、通讯、测

23、量、控制、电线路中，以实现载波、通讯、测量、控制、保护及抽取电能等目的。其作用是使得强电保护及抽取电能等目的。其作用是使得强电和弱电两个系统通过电容器耦合并隔离，提和弱电两个系统通过电容器耦合并隔离，提供高频信号通路，阻止工频电流进入弱电系供高频信号通路，阻止工频电流进入弱电系统，保证人身安全。统，保证人身安全。3.3.作为耦合电容器作为耦合电容器44高等课件高等课件作为耦合电容器，既要将交流或脉冲信号作为耦合电容器，既要将交流或脉冲信号“无衰减无衰减”地耦合到后级，同时又不能影响后地耦合到后级，同时又不能影响后级直流工作点，因而需要电容器的绝缘电阻级直流工作点，因而需要电容器的绝缘电阻要高，

24、通常的聚酯薄膜电容器可以满足要求。要高，通常的聚酯薄膜电容器可以满足要求。45高等课件高等课件胆，就是指电子管，胆机，指的是电子管的放大胆，就是指电子管，胆机，指的是电子管的放大器等。器等。 电子管有的用于放大，有的用于润色。电子管有的用于放大，有的用于润色。胆机有他独特的胆机有他独特的“胆味胆味”，声音温暖耐听，音乐，声音温暖耐听，音乐感好，氛围好。感好，氛围好。 胆机是音响业界最古老而又经胆机是音响业界最古老而又经久不衰的长青树，其显著的优点是声音甜美柔和、久不衰的长青树，其显著的优点是声音甜美柔和、自然关切，尤其动态范围之大，线性之好，绝非自然关切，尤其动态范围之大，线性之好，绝非其他器

25、件所能轻易替代。其他器件所能轻易替代。4.4.作为胆机放大器的耦合电容器作为胆机放大器的耦合电容器46高等课件高等课件47高等课件高等课件为了获得高保真的音响效果，胆机放大器要为了获得高保真的音响效果，胆机放大器要求耦合电容器应有足够的耐压求耦合电容器应有足够的耐压( (如如600V600V以上以上) )、而且绝缘电阻越高越好，而且电容器的阻抗而且绝缘电阻越高越好，而且电容器的阻抗频率特性要好频率特性要好( (电容器的寄生电感越小越好电容器的寄生电感越小越好) )，ESRESR也要越低越好，这样由于电容器的频率也要越低越好，这样由于电容器的频率特性所产生的相移可以尽可能小，在不同频特性所产生的

26、相移可以尽可能小，在不同频率上的相位失真也将尽可能小。通常以选用率上的相位失真也将尽可能小。通常以选用ESRESR低并且低并且dv/dtdv/dt高的聚丙烯电容器，而且是高的聚丙烯电容器，而且是以缓冲电容器以缓冲电容器(ESR(ESR可以低到可以低到10m10mW W以下以下) )为最好。为最好。48高等课件高等课件在一般的应用中，只要电容器的性能可以满足在一般的应用中，只要电容器的性能可以满足要求，采用什么介质电容器都可以。下图中的要求，采用什么介质电容器都可以。下图中的电容器均可以采用最常见的聚酯薄膜电容器，电容器均可以采用最常见的聚酯薄膜电容器，在这些应用中对电容器的稳定系数并没有很高在

27、这些应用中对电容器的稳定系数并没有很高的要求。的要求。5. 5. 一般应用一般应用49高等课件高等课件1. 1. 薄膜电容器中与电流相关的特殊参数薄膜电容器中与电流相关的特殊参数电容器作为高频整流滤波电容器时，尽管波纹电容器作为高频整流滤波电容器时，尽管波纹电压很低，但是由于频率相对较高，也会流过电压很低，但是由于频率相对较高，也会流过较高的电流。从理论上讲，电容器可以承受无较高的电流。从理论上讲，电容器可以承受无限大的电流冲击，但是实际的电容器为了做限大的电流冲击，但是实际的电容器为了做得得体积小体积小、成本低，实际的电极不得不做得尽可、成本低，实际的电极不得不做得尽可能的薄，如金属化电极，

28、这样的电极的导电面能的薄，如金属化电极，这样的电极的导电面积非常小，自然可以承受的电流就有限。因此，积非常小，自然可以承受的电流就有限。因此，实际的电容器都有电流限制。实际的电容器都有电流限制。电流参数及其在高电流、高电流参数及其在高电流、高dv/dtdv/dt条件条件下的应用下的应用50高等课件高等课件纹波是由于直流稳定电源的电压波动而造成的一纹波是由于直流稳定电源的电压波动而造成的一种现象，因为直流稳定电源一般是由交流电源经种现象，因为直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，这就不可避免地在直整流稳压等环节而形成的，这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成份，这种叠加在

29、流稳定量中多少带有一些交流成份，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。纹波的直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。纹波的成分较为复杂，它的形态一般为频率高于工频的成分较为复杂，它的形态一般为频率高于工频的类似正弦波的谐波，另一种则是宽度很窄的脉冲类似正弦波的谐波，另一种则是宽度很窄的脉冲波。波。51高等课件高等课件2.2.电容器电流的产生与薄膜电容器的电容器电流的产生与薄膜电容器的dv/dtdv/dt的承受的承受能力能力从电容器电压与电流的最基本关系从电容器电压与电流的最基本关系两边求微分并整理得两边求微分并整理得很明显，电容器的电流是因为电容器端电压变化而很明显，电容器的电流是因为电容

30、器端电压变化而产生的，这个电流与电容量和电容器端电压随时间产生的，这个电流与电容量和电容器端电压随时间的变化率成正比，的变化率成正比，dv/dtdv/dt越大，电容器电流就越大。越大，电容器电流就越大。52高等课件高等课件在不同的应用中，电容器端电压的在不同的应用中，电容器端电压的dv/dt也不一也不一样，样，如应用于如应用于50Hz/380V交流电的交流电的dv/dt的最大的最大值值为为0.027V/m ms，这对于电容器而言是非常小，这对于电容器而言是非常小的，可以轻而易举地满足。直流状态时的，可以轻而易举地满足。直流状态时dv/dt为为零，也没有零，也没有dv/dt问题。问题。一般用途的

31、电容器通常不需要注明其峰值电流一般用途的电容器通常不需要注明其峰值电流承受能力或承受能力或dv/dt值，这种电容器实际承受的值，这种电容器实际承受的dv/dt大多在大多在1-50V/m ms。在。在1kHz以下的应用条以下的应用条件下通常不需要考虑电容器的件下通常不需要考虑电容器的dv/dt值。值。53高等课件高等课件当电容器作为开关的缓冲当电容器作为开关的缓冲电容器，电容器，特别是大特别是大功率开关电源或变频器、逆变焊机等大功率功率开关电源或变频器、逆变焊机等大功率电力电子线路中作为主开关的缓冲电容器，电力电子线路中作为主开关的缓冲电容器，将不可避免的出现将不可避免的出现dv/dt限制问题。

32、如限制问题。如0.47mF电容器受到电容器受到500V/m ms的电压上升速率的冲击时的电压上升速率的冲击时会有会有235A的峰值电流，在这种应用条件下，的峰值电流，在这种应用条件下，电容器的电容器的dv/dt可以承受的峰值电流能力就是可以承受的峰值电流能力就是一个必需的参数。一个必需的参数。54高等课件高等课件在高频整流滤波的应用中，所看到的滤波电在高频整流滤波的应用中，所看到的滤波电容器两端的电压变化并不大，也就是说容器两端的电压变化并不大，也就是说dv/dtdv/dt并不大，即使如此，如果应用不当也会使电并不大，即使如此，如果应用不当也会使电容器发热甚至损坏。在这种情况下流过电容容器发热

33、甚至损坏。在这种情况下流过电容器的有效值电流是导致电容器发热的主要原器的有效值电流是导致电容器发热的主要原因，即因，即3.薄膜电容器的有效电流承受能力55高等课件高等课件ESR为为0.1W W的电容器流过的电容器流过5A有效值电流，功有效值电流，功耗为耗为2.5W；而；而ESR降低到降低到0.01W W，其功耗将，其功耗将降低为降低为0.25W，如果是，如果是0.005W W，功耗则低到，功耗则低到0.125W。对于散热性能不好的电容器，。对于散热性能不好的电容器，尽可尽可能低的能低的ESR将有利于电容器的工作。为了实将有利于电容器的工作。为了实现尽可能低的现尽可能低的ESR，高频整流滤波专用

34、电容，高频整流滤波专用电容器的引出电极器的引出电极的截面积相对的截面积相对很大。很大。56高等课件高等课件晶闸管的换相需要通过负载谐振的方式得到晶闸晶闸管的换相需要通过负载谐振的方式得到晶闸管的反相电压，由于实际负载仅为感性，需要电管的反相电压，由于实际负载仅为感性，需要电容器将其补偿到并联谐振状态，这个电容器就是容器将其补偿到并联谐振状态，这个电容器就是相位补偿电容器。由于晶闸管中频电源的输出功相位补偿电容器。由于晶闸管中频电源的输出功率非常大率非常大( (至少在至少在100kW)100kW)，其功率损耗，其功率损耗所产生的所产生的热热往往需要往往需要水冷却才更可靠。所以，一些晶闸管中水冷却

35、才更可靠。所以，一些晶闸管中频电源用的相位补偿电容器为水冷电容器，用循频电源用的相位补偿电容器为水冷电容器，用循环水在电容器的内部冷却。环水在电容器的内部冷却。4. 晶闸管中频电源对谐振、相位补偿电容器的要求晶闸管(Thyristor)是一种开关元件，能在高电压、大电流条件下工作，并且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中，是典型的小电流控制大电流的设备。57高等课件高等课件金属金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管（半场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-

36、Effect Transistor, MOSFET）是一种可）是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管（管（field-effect transistor）。）。5. 5. 作为作为MOSFETMOSFET开关与开关与IGBTIGBT开关的缓冲电容开关的缓冲电容器器58高等课件高等课件IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅，绝缘栅双极型晶体管，是由双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管双极型三极管)和和MOS(绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式组成的复合全控型电压驱动式功

37、率半导体器件功率半导体器件, 兼有兼有MOSFET的高输入阻抗和的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引

38、传动等领域。关电源、照明电路、牵引传动等领域。59高等课件高等课件60高等课件高等课件为了转移为了转移MOSFET与与IGBT开关在关断过程所开关在关断过程所承受的应力冲击，特别是限制关断过程的寄生承受的应力冲击，特别是限制关断过程的寄生电感产生的感生电势，往往更需要电容器作为电感产生的感生电势，往往更需要电容器作为缓冲元件缓冲元件。通常。通常IGBT缓冲电路有三种形式。缓冲电路有三种形式。(a)是母线电压缓冲型，其最大是母线电压缓冲型，其最大特点就是简单，特点就是简单，采用单只低电感缓冲电容直接接采用单只低电感缓冲电容直接接在在IGBT逆变器的直流逆变器的直流母线上母线上。该该电路电路仅抑制

39、由直流母线仅抑制由直流母线的寄生电的寄生电感感引起的尖峰电压，引起的尖峰电压，适用于适用于小小功功率率IGBT模块，用作对瞬模块，用作对瞬变电压有变电压有效效而低成本的控制。而低成本的控制。61高等课件高等课件(b)(b)为直流母线缓冲电路，适用于较大功率为直流母线缓冲电路，适用于较大功率IGBTIGBT模块，缓冲二极管既可以正向电压导通使缓冲模块，缓冲二极管既可以正向电压导通使缓冲电容器能箝住瞬变电压，反相阻断时又可以使电容器能箝住瞬变电压，反相阻断时又可以使缓冲电容器仅通过电阻释放多余的储能，从而缓冲电容器仅通过电阻释放多余的储能，从而能抑制由于直流母线寄生电感可能引起的寄生能抑制由于直流

40、母线寄生电感可能引起的寄生振荡。振荡。62高等课件高等课件(c)P型型RCD(电阻电容器二极管电阻电容器二极管)和和N型型RCD构构成的缓冲电路，可以有效地转移成的缓冲电路，可以有效地转移IGBT的开关的开关应力，减小应力，减小IGBT的关断损耗。适用于大功率的关断损耗。适用于大功率IGBT模块，功能优于模块，功能优于(a)(b)，其回路电感更，其回路电感更小。若同时配合使用图小。若同时配合使用图(a)的缓冲电路，还能的缓冲电路，还能减小缓冲二极管的减小缓冲二极管的应应力力，使缓冲效果，使缓冲效果更更好好。63高等课件高等课件母线电感以及缓冲电路及其元件内部的杂散母线电感以及缓冲电路及其元件内

41、部的杂散电感，对电感，对IGBT电路尤其是大功率电路尤其是大功率IGBT电路，电路，有极大的影响，因此，希望越小越好。要减有极大的影响，因此，希望越小越好。要减小这些电感，需从多方面入手：小这些电感，需从多方面入手：(1) 直流母线要尽量短；直流母线要尽量短；(2) 缓冲电路要尽可能贴近模块；缓冲电路要尽可能贴近模块；(3) 选用低电感的聚丙烯无极电容，与选用低电感的聚丙烯无极电容，与IGBT相匹配的快速缓冲二极管，以及无感泄放电相匹配的快速缓冲二极管，以及无感泄放电阻。阻。64高等课件高等课件目前，缓冲电路的制作工艺也有多种方式：目前，缓冲电路的制作工艺也有多种方式：用分离件连接；用分离件连

42、接；通过印制板连接；通过印制板连接；用缓冲电容模块直接安装在用缓冲电容模块直接安装在IGBT模块上模块上。显然，最后一种方式可以降低寄生电感，因显然，最后一种方式可以降低寄生电感，因而缓冲效果最好，能最大限度地保护而缓冲效果最好，能最大限度地保护IGBT安安全运行。因此，全运行。因此，IGBT缓冲电容器往往做成可缓冲电容器往往做成可以直接安装在以直接安装在IGBT模块的引出端的封装模块的引出端的封装/安装安装形式。形式。65高等课件高等课件薄膜电容器的最大特点是薄膜电容器的最大特点是ESRESR可以做到最小，可以做到最小，而且可以承受较大的峰值电流和电流有效值，而且可以承受较大的峰值电流和电流

43、有效值，这正适合作为高频整流滤波电容的用途。特这正适合作为高频整流滤波电容的用途。特别是在铝别是在铝聚合物电解电容器聚合物电解电容器、钽、钽/ /钽聚合物电钽聚合物电解电容器和解电容器和高电容量高电容量陶瓷电容器的耐压不能陶瓷电容器的耐压不能及的电压等级，薄膜电容器显示出它的优异及的电压等级，薄膜电容器显示出它的优异性能。性能。6. 作为高频整流滤波电容器66高等课件高等课件薄膜电容器作为滤波电容器的应用实例薄膜电容器作为滤波电容器的应用实例67高等课件高等课件68高等课件高等课件目的：可以用于直流脉冲电容器应用于脉目的：可以用于直流脉冲电容器应用于脉冲发生器，充磁、退磁机，激光电源，医冲发生

44、器，充磁、退磁机，激光电源，医用器械，储能焊接等领域中。用器械，储能焊接等领域中。 对性能的要求：高电压、高储能、高放电对性能的要求：高电压、高储能、高放电电流。电流。7.7.薄膜电容器用于急剧放电薄膜电容器用于急剧放电69高等课件高等课件电容器用于放电应用通常是能够提供非常高的放电容器用于放电应用通常是能够提供非常高的放电电流和高储能，如我国某公司电电流和高储能，如我国某公司 生产的脉冲电容生产的脉冲电容器的放电电流可达器的放电电流可达12.5kA12.5kA！储能！储能750750焦耳（这个数焦耳（这个数值大约为值大约为50005000法拉超级电容器的法拉超级电容器的1/501/50，但是

45、超级，但是超级电容器由于电容器由于ESRESR还是较大，释放不了这么大的电流）还是较大，释放不了这么大的电流）。储能电容器的性能储能电容器的性能70高等课件高等课件大部分的电磁干扰来自电源，由于电源电磁大部分的电磁干扰来自电源，由于电源电磁干扰抑制电容器接在交流电源侧，随时可能干扰抑制电容器接在交流电源侧，随时可能受到来自电源的浪涌电压、瞬时过电压的冲受到来自电源的浪涌电压、瞬时过电压的冲击，电源电磁干扰抑制电容器必须能够承受击，电源电磁干扰抑制电容器必须能够承受住这些冲击。住这些冲击。8.8.电源电磁干扰的抑制电源电磁干扰的抑制71高等课件高等课件抑制电源电磁干扰用电容器的作用是抑制来自抑制

46、电源电磁干扰用电容器的作用是抑制来自于电气、电子设备或其他干扰源产生的电磁干于电气、电子设备或其他干扰源产生的电磁干扰，不仅要满足电气安全标准，还要满足抑制扰，不仅要满足电气安全标准，还要满足抑制电源电磁干扰的作用。电源电磁干扰的作用。由于电磁干扰的频谱非常宽，所以抑制电源电由于电磁干扰的频谱非常宽，所以抑制电源电磁干扰用电容器应具有磁干扰用电容器应具有“高频高频”电容器的特性；电容器的特性；不仅如此，抑制电源电磁干扰用电容器还要有不仅如此，抑制电源电磁干扰用电容器还要有效的将电磁干扰效的将电磁干扰“全部全部”或大部分从电容器中或大部分从电容器中分流掉，这样抑制电源电磁干扰用电容器还要分流掉，

47、这样抑制电源电磁干扰用电容器还要像滤波像滤波/ /旁路电容器那样具有非常低的旁路电容器那样具有非常低的ESRESR；72高等课件高等课件当抑制电源电磁干扰用电容器受到电磁干扰，当抑制电源电磁干扰用电容器受到电磁干扰，特别是浪涌电压和瞬态过电压的冲击时，抑制电特别是浪涌电压和瞬态过电压的冲击时，抑制电源电磁干扰用电容器还要像缓冲电容器那样缓冲源电磁干扰用电容器还要像缓冲电容器那样缓冲这个电压瞬变的冲击，还要耐受高这个电压瞬变的冲击，还要耐受高dv/dtdv/dt（高电（高电流脉冲）的冲击，这就要求抑制电源电磁干扰用流脉冲）的冲击，这就要求抑制电源电磁干扰用电容器应具有脉冲电容器的可以承受高电容器

48、应具有脉冲电容器的可以承受高dv/dtdv/dt值值的能力。的能力。 73高等课件高等课件抑制电源电磁干扰用电容器一般分为两类：抑制电源电磁干扰用电容器一般分为两类：跨接电源线的抑制电磁干扰用的跨接电源线的抑制电磁干扰用的X X类电容器类电容器(capacitor of class X)(capacitor of class X)和跨接电源线与于地之和跨接电源线与于地之间的抑制电磁干扰用的间的抑制电磁干扰用的Y Y类电容器类电容器(capacitor of (capacitor of class Y)class Y)。 无论是无论是X X类电容器还是类电容器还是Y Y类电容器都必须满足电类电容

49、器都必须满足电器安全规则，所以器安全规则，所以X X类电容器还是类电容器还是Y Y类电容器均称类电容器均称为安规电容器，特别是为安规电容器，特别是Y Y类电容器还要确保电气类电容器还要确保电气安全中的人身安全，因此，安全中的人身安全，因此，X X类电容器和类电容器和Y Y类电容类电容器均须通过电气安全测试。器均须通过电气安全测试。抑制电源电磁干扰用电容器分类抑制电源电磁干扰用电容器分类74高等课件高等课件 对于对于X X类电容器适用于在电容器失效时不会导类电容器适用于在电容器失效时不会导致电击危险的场合，如跨接电源线两端。致电击危险的场合，如跨接电源线两端。X X类电容类电容器按迭加到电源电压

50、上的峰值脉冲电压（在使用中器按迭加到电源电压上的峰值脉冲电压（在使用中可能承受的）大小可分为三类：可能承受的）大小可分为三类：X1X1、X2X2和和X3X3。这个。这个脉冲电压可以是由于外部线路受到雷击而引起，也脉冲电压可以是由于外部线路受到雷击而引起，也可以是由于开关相邻设备而引起，也可以是由于开可以是由于开关相邻设备而引起，也可以是由于开关使用电容器的设备而引起。跨接电源线间的脉冲关使用电容器的设备而引起。跨接电源线间的脉冲电压相对电源线与地线之间的脉冲电压低电压相对电源线与地线之间的脉冲电压低 。X X类电容器类电容器75高等课件高等课件X类电容器的耐久性容器的耐久性试验前施加的峰前施加

51、的峰值脉冲脉冲电压UP小类小类使用时的峰使用时的峰值脉冲电压值脉冲电压kV绝缘类绝缘类型型IEC 664应用应用耐久性试验前施加的耐久性试验前施加的峰值脉冲电压峰值脉冲电压UP kVX12.54.0III高脉冲应高脉冲应用用CR1.0F,4CR1.0F,4/CR X22.5II一般应用一般应用CR1.0F,2.5CR1.0F,2.5/CR X31.5-一般应用一般应用-注：注：1.电容量大于电容量大于1.0f时时UP减额因子均为减额因子均为CRUP2/2。保持不变。保持不变。76高等课件高等课件 Y Y Y Y类电容器适用于在电容器失效时会导致电击危险类电容器适用于在电容器失效时会导致电击危险

52、类电容器适用于在电容器失效时会导致电击危险类电容器适用于在电容器失效时会导致电击危险的场合，如跨接电源线的场合，如跨接电源线的场合，如跨接电源线的场合，如跨接电源线与地与地与地与地之间，这就要求之间，这就要求之间，这就要求之间，这就要求Y Y Y Y类电容器类电容器类电容器类电容器能够承受更高的脉冲测试电压的冲击测试。能够承受更高的脉冲测试电压的冲击测试。能够承受更高的脉冲测试电压的冲击测试。能够承受更高的脉冲测试电压的冲击测试。Y Y Y Y类电容器根据不同的应用电源电压分为类电容器根据不同的应用电源电压分为类电容器根据不同的应用电源电压分为类电容器根据不同的应用电源电压分为：( ( ( (

53、额定电压额定电压额定电压额定电压250V)250V)250V)250V)的的的的双重绝缘或增强绝缘：双重绝缘或增强绝缘：双重绝缘或增强绝缘：双重绝缘或增强绝缘：Y1Y1Y1Y1；(150V(150V(150V(150V额定电压额定电压额定电压额定电压250V)250V)250V)250V)的的的的基本绝缘或辅助绝缘：基本绝缘或辅助绝缘：基本绝缘或辅助绝缘：基本绝缘或辅助绝缘：Y2Y2Y2Y2；(150V(150V(150V(150V额定电压额定电压额定电压额定电压250V)250V)250V)250V)的的的的基本绝缘或辅助绝缘：基本绝缘或辅助绝缘：基本绝缘或辅助绝缘：基本绝缘或辅助绝缘：Y3

54、Y3Y3Y3；( ( ( (额定电压额定电压额定电压额定电压150V)150V)150V)150V)的的的的基本绝缘或辅助绝缘：基本绝缘或辅助绝缘：基本绝缘或辅助绝缘：基本绝缘或辅助绝缘：Y4Y4Y4Y4。Y类电容器类电容器77高等课件高等课件Y类电容器的耐久性容器的耐久性试验前施加的峰前施加的峰值脉冲脉冲电压UP小小类类跨接的绝缘类跨接的绝缘类型型额定电压额定电压V耐久性试验前施加的峰耐久性试验前施加的峰值脉冲电压值脉冲电压UP kVY1双重绝缘或增双重绝缘或增强绝缘强绝缘2508.0Y2基本绝缘或辅基本绝缘或辅助绝缘助绝缘1502505.0Y3基本绝缘或辅基本绝缘或辅助绝缘助绝缘15025

55、0Y4基本绝缘或辅基本绝缘或辅助绝缘助绝缘1502.578高等课件高等课件 耐耐电压测试是是X类和和Y类电容器容器电气安全性气安全性的必的必测项目之一，主要是考察目之一，主要是考察电容器在浪涌容器在浪涌过电压时能否能否经得住冲得住冲击， X类和和Y类电容器的耐容器的耐久性久性测试电压值如下表。如下表。 耐耐电压测试 79高等课件高等课件 电容器耐容器耐电压测试的的测试电压类别类别额定电压额定电压（V）直流试验直流试验交流试验交流试验X1、X2、X35004.3 UR (dc)2UR+1500 V(ac)最小值为最小值为2000V(ac)YI2504000V(dc)4000 V(ac)Y2、Y3

56、1502501500V(dc)2UR+1500 V(ac)最小值为最小值为2000V(ac)Y4150900V(dc)900 V(ac)80高等课件高等课件其其测试条件分条件分为直流直流试验和交流和交流试验，其中，其中交流施交流施压的条件的条件为：施加：施加50或或60Hz电压，以，以不超不超过150V/s的速率从零升高到的速率从零升高到试验电压，试验电压时间应从达到从达到试验电压值时开始开始计算，在算，在试验结束束时，试验电压应减少至接近减少至接近零，并且零，并且电容器通容器通过一个适当的一个适当的电阻放阻放电。 应注意的是，由使用者注意的是，由使用者进行的重复耐行的重复耐电压试验可能会可能

57、会损坏坏电容器。容器。81高等课件高等课件耐久性耐久性测试时电容器容器应在上限在上限类别温度和温度和1.7UR的的电压下承受下承受1000小小时的耐久性的耐久性试验，在在试验中每隔一小中每隔一小时应将将电压升高到升高到1000V（有效（有效值），持），持续0.1秒。秒。该试验应分分别通通过一个一个475%的的电阻施加到每个阻施加到每个电容器上。容器上。耐久性耐久性测试82高等课件高等课件耐久性耐久性测试电路与波形路与波形83高等课件高等课件自燃性自燃性试验是是电容器在受到迭加在基波交流容器在受到迭加在基波交流电压上的随机异步的高上的随机异步的高压脉冲冲脉冲冲击时能否自能否自燃的燃的试验电压波形

58、。波形。测试的基波交流的基波交流电压有效有效值为UR5%，所施，所施加的高加的高压脉冲的峰脉冲的峰值为：Y2为5kV+7%、X1为4kV+7%，X2、Y3、Y4为：2.5kV+7%、X3为：1.2kV+7%。每个每个样品共接受品共接受20次次这样电压的冲的冲击。自燃性自燃性试验 84高等课件高等课件85高等课件高等课件发达国家对电气安全都有严格的认证，对于通过发达国家对电气安全都有严格的认证，对于通过认证的电气产品均加有改过电气认证的图示。认证的电气产品均加有改过电气认证的图示。各国的电气安全认可各国的电气安全认可 86高等课件高等课件带有有Y电容器的容器的电气、气、电子子设备当其接地端当其接

59、地端悬空空时（如（如电视机），人接触到外壳或机），人接触到外壳或电路路的公共参考端（的公共参考端（电路的接地路的接地电位）位）时，交流，交流电源就会通源就会通过Y电容器、人体、大地形成回容器、人体、大地形成回路路 。人体流人体流过“漏漏电流流”，当漏，当漏电流小流小时，使人有，使人有麻麻电的感的感觉，这是否安全呢？是否安全呢？电气安全气安全规定定在一般情况下流在一般情况下流过人体的人体的“漏漏电流流”必必须小于小于0.5mA才能保才能保证人身安全。人身安全。这就是就是Y电容器的容器的电容量的容量的选择依据，依据，换言言之之Y电容器的容器的电容量越大抑制容量越大抑制电磁干磁干扰效果效果越好，但是

60、所可能越好，但是所可能产生的生的“漏漏电流流”必必须在人在人身安全身安全电流以下。流以下。 电气安全电气安全87高等课件高等课件88高等课件高等课件而医而医疗电子子设备特特别是参与介入治是参与介入治疗的的电子子设备的的“漏漏电流流”必必须小于小于10A！因此，！因此，这样的医的医疗设备必必须良好接地！而不能指良好接地！而不能指望减小望减小Y电容器的容器的电容量来得到低的漏容量来得到低的漏电流。流。所以所以Y电容器不能用其他容器不能用其他电容器替代的。容器替代的。同同样需要注意的是需要注意的是X电容只能用于即使容只能用于即使X电容器失效也不能暴露容器失效也不能暴露给人的地方，以防有人的地方，以防有电击的危的危险。89高等课件高等课件