薄膜电容器与应用#上课课堂

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1、薄膜电容器与应用薄膜电容器与应用 1 1高等课件高等课件薄膜电容器1876年英国年英国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。有机介质由于其性能优异而大量应用。有机介质由于其性能优异而大量应用。有机介质可以分为聚乙烯、聚苯乙烯、聚有机介质可以分为聚乙烯、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、聚酰亚胺、聚砜、聚苯硫醚、漆膜等。酰亚胺、聚砜、聚苯硫醚、漆膜等。对于电力电子线路来说，应用最多的是聚对于电力电子线路来说，应用最多的是聚酯电容器、聚丙烯电容器。酯电容器、聚丙烯电容器。2 2高等课件

2、高等课件薄膜电容器的特点无极性ESR极低允许比较高的电流流过工作电压可以很高温度范围宽基本上无寿命限制金属化电极具有自愈功能3 3高等课件高等课件薄膜电容器的基本参数额定直流电压、额定交流电压电容量ESR、ESLdv/dt、有效值电流、峰值电流工作温度4 4高等课件高等课件额定直流电压、额定交流电压额定直流电压、额定交流电压额定直流电压：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

3、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。可以连续施加的交流电压有效值。5 5高等课件高等课件额定交流电压与额定直流电压关系在一般情况下，额定交流电压与额定直流电压关系为：6 6高等课件高等课件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当交流电的频率很低时，流过电容器的电流也很当交流电的频率很低时，流过电容器的电流也很当交流电的频率很低时，流过电容器的电流也很当交流电的频率很低时，流过

4、电容器的电流也很低，这是电容器所允许施加的交流电压为额定交低，这是电容器所允许施加的交流电压为额定交低，这是电容器所允许施加的交流电压为额定交低，这是电容器所允许施加的交流电压为额定交流电压。流电压。流电压。流电压。随着频率的升高，流过电容器的电流增加。当流随着频率的升高，流过电容器的电流增加。当流随着频率的升高，流过电容器的电流增加。当流随着频率的升高，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时，将不过电容器的电流达到电容器的额定电流时，将不过电容器的电流达到电容器的额定电流时，将不过电容器的电流达到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，需要电压降允许继

5、续增加电流。为了限制电流，需要电压降允许继续增加电流。为了限制电流，需要电压降允许继续增加电流。为了限制电流，需要电压降额。额。额。额。随着频率继续升高，电容器的介质损耗上升，由随着频率继续升高，电容器的介质损耗上升，由随着频率继续升高，电容器的介质损耗上升，由随着频率继续升高，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，介质损耗增加，于电容器所允许的损耗为一定值，介质损耗增加，于电容器所允许的损耗为一定值，介质损耗增加，于电容器所允许的损耗为一定值，介质损耗增加，将要求将要求将要求将要求ESRESR损耗降低，也就是说要进一步降低电损耗降低，也就是说要进一步降低电损耗降低，也就是说要

6、进一步降低电损耗降低，也就是说要进一步降低电流有效值，来保证电容器的损耗为额定值。流有效值，来保证电容器的损耗为额定值。流有效值，来保证电容器的损耗为额定值。流有效值，来保证电容器的损耗为额定值。7 7高等课件高等课件电容器的电压与频率的关系电容器的电压与频率的关系电容器可承受的交流电压、电流与频率的电容器可承受的交流电压、电流与频率的关系关系 8 8高等课件高等课件薄膜电容器电压与频率的关系薄膜电容器电压与频率的关系当频率升高到一定程当频率升高到一定程当频率升高到一定程当频率升高到一定程度时，薄膜电容器允度时，薄膜电容器允度时，薄膜电容器允度时，薄膜电容器允许施加的电压将随频许施加的电压将随

7、频许施加的电压将随频许施加的电压将随频率的升高而降低。率的升高而降低。率的升高而降低。率的升高而降低。9 9高等课件高等课件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1010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1111高等课件高等课件ESR、ESL与阻抗频率特性与阻抗频率特性1212高等课件高等课件dv/dt 、峰值电流、有效值电流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

8、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1313高等课件高等课件工作温度不同的介质，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+125；聚丙烯电容器多为+85。1414高等课件高等课件损耗因数与频率的关系1515高等课件高等课件损耗因数与温度的关系损耗因数与温度的关系1616高等课件高等课件应用薄膜电容器需要注意的问题应用薄膜电容器需要注意的问题应用条件：应用条件：工作电压状态工作电压状态电压变化速率电压变化速率流过电容器的有效值电流与峰值电流流过电容器的有效值电流与峰值电流1717高等课件高等课件薄膜电容器在电力电子线路中的主要作

9、用旁路旁路缓冲与箝位缓冲与箝位谐振谐振平滑与直流支撑平滑与直流支撑急剧放电急剧放电电源电磁干扰抑制电源电磁干扰抑制1818高等课件高等课件薄膜电容器用作旁路目的：目的：目的：目的：降低直流母线阻抗；降低直流母线阻抗；降低直流母线阻抗；降低直流母线阻抗；吸收来自负载的纹波吸收来自负载的纹波吸收来自负载的纹波吸收来自负载的纹波电流，抑制直流母线电流，抑制直流母线电流，抑制直流母线电流，抑制直流母线电压因负载突变而出电压因负载突变而出电压因负载突变而出电压因负载突变而出现的波动。现的波动。现的波动。现的波动。1919高等课件高等课件薄膜电容器用于直流母线旁路2020高等课件高等课件对性能的要求对性能

10、的要求尽可能低的尽可能低的ESR满足要求的电容量满足要求的电容量满足要求的额定有效值电流和峰值电流满足要求的额定有效值电流和峰值电流2121高等课件高等课件薄膜电容器用作缓冲与箝位目的目的目的目的对性能的要求对性能的要求对性能的要求对性能的要求2222高等课件高等课件电容器用于箝位2323高等课件高等课件电容器作为缓冲电容器2424高等课件高等课件电容器用于准谐振与有源箝位2525高等课件高等课件薄膜电容器用于谐振式变换器薄膜电容器用于谐振式变换器目的：与电感共同实现谐振功能目的：与电感共同实现谐振功能对性能的要求：在相应频率下更够承受足对性能的要求：在相应频率下更够承受足够的交流电压、电流够

11、的交流电压、电流2626高等课件高等课件谐振式变换器电路谐振式变换器电路LLC谐振式变换器谐振式变换器特点：低噪声特点：低噪声2727高等课件高等课件谐振式变换器谐振式变换器谐振式高频感应加热功率变换器谐振式高频感应加热功率变换器2828高等课件高等课件2929高等课件高等课件中频感应加热功率变换器中频感应加热功率变换器电路详见电力电子技术教材电路详见电力电子技术教材特点：特点：为了降低成本、高输出功率，晶闸管逆变为了降低成本、高输出功率，晶闸管逆变器器为了获得更高的负载电流，采用并联谐振为了获得更高的负载电流，采用并联谐振方式方式电容器的电流接近于负载电流电容器的电流接近于负载电流3030高

12、等课件高等课件中频感应加热电容器中频感应加热电容器特点：特点：电容量大电容量大无功功率高无功功率高大电流大电流需要水冷需要水冷3131高等课件高等课件薄膜电容器实现平滑与直流支撑薄膜电容器实现平滑与直流支撑功能功能目的：目的：平滑整流后直流电压平滑整流后直流电压旁路（吸收）逆变器的纹波电流，改善直旁路（吸收）逆变器的纹波电流，改善直流母线电压质量流母线电压质量3232高等课件高等课件对性能的要求对性能的要求膜电容特别适合这种应用。因为直流支撑膜电容特别适合这种应用。因为直流支撑电容的主要标准是有效值电流的承受能力。电容的主要标准是有效值电流的承受能力。这意味着直流支撑电容能够以有效值电流这意味

13、着直流支撑电容能够以有效值电流来设计来设计 3333高等课件高等课件实例以电瓶车为例，以电瓶车为例，要求的数据要求的数据工作电压工作电压:120VDC允许的纹波电压允许的纹波电压:4VRMS有效值电流有效值电流:80ARMS20kHz最小容值为最小容值为在膜电容中，很容易找到接近的容值。在膜电容中，很容易找到接近的容值。3434高等课件高等课件如果采用铝电解电容器如果采用铝电解电容器与电解电容比较：与电解电容比较：以每以每F20mA为例，为了承受为例，为了承受80A有效值有效值电流，最小容值电流，最小容值实际上可能需要两只实际上可能需要两只4000F的的电解解电容器容器并并联3535高等课件高

14、等课件电容器在电网供电时平滑与旁路作用电容器在电网供电时平滑与旁路作用3636高等课件高等课件实例实例容值的确定应从电网频率比逆变器频率低容值的确定应从电网频率比逆变器频率低入手。使用下述等式确定容值：入手。使用下述等式确定容值：流过电容的有效值电流为（近似表示式），流过电容的有效值电流为（近似表示式），该电流没有考虑逆变器侧的电流该电流没有考虑逆变器侧的电流3737高等课件高等课件如果直流电压如果直流电压1000V，纹波电压纹波电压200VIrms：(P=1MW)=2468Arms(P=500kW)=1234Arms(P=100kW)=247Arms3838高等课件高等课件频率与电容量的关系

15、频率与电容量的关系3939高等课件高等课件频率与电容来的关系低频部分4040高等课件高等课件对电容量的要求（对电容量的要求（1）为了方便比较，我们选择电流承受能力为为了方便比较，我们选择电流承受能力为20mA每每F的电解电容的电解电容考虑到考虑到0.2Arms/F,有效值电流为有效值电流为2468A时，时，需要的最小容值为需要的最小容值为123.4mF。对应图中曲。对应图中曲线的值，我们可以看到对频率低于线的值，我们可以看到对频率低于100Hz的的整流器，使用膜电容，该容值同样是需要整流器，使用膜电容，该容值同样是需要的。的。4141高等课件高等课件对电容量的要求（对电容量的要求（2）因此，对

16、于三相，六整流管的整流器，频因此，对于三相，六整流管的整流器，频率为。我们可以看到对应率为。我们可以看到对应1MW的曲线，需的曲线，需要要18.5mF的容值。与电解电容相比，如使的容值。与电解电容相比，如使用膜电容方案，体积几乎可以缩小用膜电容方案，体积几乎可以缩小4倍，同倍，同时有更高的可靠型。时有更高的可靠型。4242高等课件高等课件比较低的功率情况比较低的功率情况在更低功率的情况下，同样能够给出相同在更低功率的情况下，同样能够给出相同的结果的结果,对于对于10kW的功率，虽然容值变得的功率，虽然容值变得很小，但是膜电容仍然是最好的解决方案。很小，但是膜电容仍然是最好的解决方案。甚至在甚至

17、在100Hz整流器频率，只需要整流器频率，只需要555F的的电容，供电电压与纹波电压仍然与前面相电容，供电电压与纹波电压仍然与前面相同。同。4343高等课件高等课件10 kW逆变器对电容量的要求与频率的关系4444高等课件高等课件滤波与平滑用薄膜电容器滤波与平滑用电容器是用来平滑整流器输滤波与平滑用电容器是用来平滑整流器输出的电压、电流，在电压低于出的电压、电流，在电压低于450V时通常时通常应用价格低廉的铝电解电容器，当电压高应用价格低廉的铝电解电容器，当电压高于于500V低于低于700V时仍可以应用铝电解电容时仍可以应用铝电解电容器串联的方式，但是在需要高可靠的场合器串联的方式，但是在需要

18、高可靠的场合与电压高于与电压高于1000V或更高时则应用薄膜电容或更高时则应用薄膜电容器作为滤波电容器为好。器作为滤波电容器为好。4545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4646高等课件高等课件薄膜电容器作为滤波电容器薄膜电容器作为滤波电容器4747高等课件高等课件薄膜电容器作为滤波电容器薄膜电容器作为滤波电容器4848高等课件高等课件薄膜电容器作为滤波电容器电极结构薄膜电容器作为滤波电容器电极结构安全要求：即使局部安全要求：即使局部安全要求：即使局部安全要求：即使局部击穿也不会造成整个击穿也不会造成整个击穿也不会造成整个击穿也不会造成整个电

19、容器的短路。电容器的短路。电容器的短路。电容器的短路。如图电极结构可以在如图电极结构可以在如图电极结构可以在如图电极结构可以在电容器的某一部分击电容器的某一部分击电容器的某一部分击电容器的某一部分击穿是利用熔断电极狭穿是利用熔断电极狭穿是利用熔断电极狭穿是利用熔断电极狭窄部分切断与整体的窄部分切断与整体的窄部分切断与整体的窄部分切断与整体的联系。联系。联系。联系。4949高等课件高等课件 B25645-A4180-J*-1的额定参数：的额定参数：额定电容量（额定电容量（CN）：）：1000F5%，额定电，额定电压（压（UN）：）：DC400V，储能（，储能（WN）：）：80WS，最大纹波电流有

20、效值（，最大纹波电流有效值（Imax）：）：60A，寄生电感（，寄生电感（Lself）：）：5nH，损耗因，损耗因数（数（tan0）：）：5010-4，ESR：0.9m；最大参数：浪涌电压（最大参数：浪涌电压（US）：）：450V，浪涌，浪涌电流（电流（IS）：）：5kA，（，（du/dt）S：5V/s；测试参数：（测试参数：（UTT）DC550V，10秒，绝缘秒，绝缘电阻（电阻（RisC）：）：10000秒，损耗角正切秒，损耗角正切（50Hz）：）：6010-4。5050高等课件高等课件 B25655-A1148-K000的额定参数：的额定参数：额定电容量（额定电容量（CN）：）：1450F

21、10%，额定电压，额定电压（UN）：）：DC1250V，交流输入电压（，交流输入电压（Ui）：）：1100V，储能（，储能（WN）：）：1100Ws，最大纹波电流，最大纹波电流有效值（有效值（Imax）：）：135A，寄生电感（，寄生电感（Lself）：）：40nH，损耗因数（，损耗因数（tan0）：）：210-4，ESR：0.8m；最大参数：交流输入浪涌电压（；最大参数：交流输入浪涌电压（U）：）：1500V，浪涌电压（，浪涌电压（US）：）：1900V，交流输入浪，交流输入浪涌电流（涌电流（I）：）：2kA，浪涌电流（，浪涌电流（IS）：）：20kA，（du/dt）max：1V/s，（，（

22、du/dt）S：14V/s；测试参数：（测试参数：（UTT）DC1900V，10秒，秒，（UTC）DC3500V，10秒，绝缘电阻（秒，绝缘电阻（RisC）：）：10000秒，损耗角正切（秒，损耗角正切（50Hz）：）：1010-4。5151高等课件高等课件变频器/逆变器用滤波电容器安装结构对比分析简单经济的安装方式可以是采用导线连接简单经济的安装方式可以是采用导线连接方式，常见于早期变频器方式，常见于早期变频器/逆变器。逆变器。现在比较常见的是整流器、整流滤波电容现在比较常见的是整流器、整流滤波电容器与逆变器之间采用铜板连接。器与逆变器之间采用铜板连接。对于采用变频器专用薄膜滤波电容器的变对

23、于采用变频器专用薄膜滤波电容器的变频器的安装结构更是尤为重要，必须采用频器的安装结构更是尤为重要，必须采用“功率功率PCB”的方式，其目的就是使直流母的方式，其目的就是使直流母线的寄生电感最小化。线的寄生电感最小化。5353高等课件高等课件用铝电解电容器滤波的变频器的结构图用铝电解电容器滤波的变频器的结构图5454高等课件高等课件变频器专用薄膜滤波电容器构成的变频变频器专用薄膜滤波电容器构成的变频器的结构图器的结构图5555高等课件高等课件EPCOS的的B25645-A4180-J*-1变频器变频器专用薄膜滤波电容器的结构专用薄膜滤波电容器的结构5656高等课件高等课件薄膜电容器的优势薄膜电容

24、器的优势综上所述，采用薄膜电容器作为变频器综上所述，采用薄膜电容器作为变频器/逆逆变器的整流滤波电容器不仅可以大大提高变器的整流滤波电容器不仅可以大大提高变频器变频器/逆变器的应用寿命，避免更换滤波逆变器的应用寿命，避免更换滤波电容器之苦和付出的成本代价，同时由于电容器之苦和付出的成本代价，同时由于薄膜电容器的低薄膜电容器的低ESR使你便电路中的开关使你便电路中的开关管上的电压应力大大减小，有利于开关管管上的电压应力大大减小，有利于开关管的工作状态与可靠性。的工作状态与可靠性。5858高等课件高等课件直流支撑电容器在直流链电路中的作用直流支撑电容器在直流链电路中的作用在旁路逆变器纹波电流的同时

25、，还要抑制在旁路逆变器纹波电流的同时，还要抑制来自于直流练得上电过电压来自于直流练得上电过电压主要应用：轻型牵引的应用，如：地铁，主要应用：轻型牵引的应用，如：地铁，轻轨，电车等轻轨，电车等 5959高等课件高等课件薄膜电容器作为直流支撑电容器轻型牵引的应用，如：地铁，轻轨，电车等轻型牵引的应用，如：地铁，轻轨，电车等轻型牵引的应用，如：地铁，轻轨，电车等轻型牵引的应用，如：地铁，轻轨，电车等6060高等课件高等课件直流支撑电压波形 在接触断开时，能量来自直流支撑电容，在接触断开时，能量来自直流支撑电容，结果，电压降低。因此，只要接触重新被结果，电压降低。因此，只要接触重新被建立过压将出现。建

26、立过压将出现。 6161高等课件高等课件情况分析情况分析更糟的情况是过压会达到额定电压的几乎更糟的情况是过压会达到额定电压的几乎更糟的情况是过压会达到额定电压的几乎更糟的情况是过压会达到额定电压的几乎2 2倍。倍。倍。倍。电解电容可承受最大电解电容可承受最大电解电容可承受最大电解电容可承受最大1.21.2倍的额定电压。所以，电倍的额定电压。所以，电倍的额定电压。所以，电倍的额定电压。所以，电解电容可以承受的最低电压为：解电容可以承受的最低电压为：解电容可以承受的最低电压为：解电容可以承受的最低电压为： 2X1000V/1.2=1670V2X1000V/1.2=1670V需要四支需要四支需要四支

27、需要四支450V450V的电解电容串的电解电容串的电解电容串的电解电容串联。联。联。联。膜电容可以承受这种过压。膜电容可以承受这种过压。膜电容可以承受这种过压。膜电容可以承受这种过压。考虑部分从网上得到的数据，考虑部分从网上得到的数据，考虑部分从网上得到的数据，考虑部分从网上得到的数据，10mF10mF的电解电容，的电解电容，的电解电容，的电解电容，体积为体积为体积为体积为2626升，最大有效值电流为升，最大有效值电流为升，最大有效值电流为升，最大有效值电流为20Arms20Arms。而相。而相。而相。而相同容值的膜电容，体积为同容值的膜电容，体积为同容值的膜电容，体积为同容值的膜电容，体积为

28、2525升，最大有效值电流升，最大有效值电流升，最大有效值电流升，最大有效值电流可比可比可比可比500Arms500Arms还高。还高。还高。还高。6262高等课件高等课件寿命计算寿命计算:膜电容允许有很长的寿命期望，其寿命的膜电容允许有很长的寿命期望，其寿命的长短由负载电压条件（工作电压）与热点长短由负载电压条件（工作电压）与热点温度决定。温度决定。对于直流滤波电容，其寿命符对于直流滤波电容，其寿命符合下面的曲线：合下面的曲线：6363高等课件高等课件聚丙烯薄膜电容器寿命与工作电压聚丙烯薄膜电容器寿命与工作电压的关系的关系6464高等课件高等课件在实际应用中，铝电解电容器的寿命是无法同薄膜电

29、容器相比的。6565高等课件高等课件薄膜电容器用于急剧放电目的：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。6666高等课件高等课件储能电容器的性能储能电容器的性能电容器用于放电应用通常是能够提供非常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，如我国的九方合高的放电电流和高储能，如我国的九方合荣生产的脉冲电容器的放电电流可达荣生产的脉冲电容器的放电电流

30、可达12.5kA！储能！储能750焦耳（这个数值大约为焦耳（这个数值大约为5000法拉超级电容器的法拉超级电容器的1/50，但是超级电，但是超级电容器由于容器由于ESR还是较大，释放不了这么大还是较大，释放不了这么大的电流）。可以用于直流脉冲电容器应用的电流）。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，于脉冲发生器，充磁、退磁机，激光电源，医用器械，储能焊接等领域中。医用器械，储能焊接等领域中。 6767高等课件高等课件薄膜电容器用于输出整流滤波薄膜电容器由于薄膜电容器由于其其ESRESR极低和优极低和优异的可靠性，在异的可靠性，在高可靠性的大功高可靠性的大功率开关电源的

31、输率开关电源的输出整流滤波应用出整流滤波应用将是一个不错的将是一个不错的选择。选择。6868高等课件高等课件特点特点ESR极低，据测试，极低，据测试，80F/30V的薄膜的薄膜电容容器的器的ESR仅仅几个几个！可以流可以流过很大的很大的电流，流，电容器的容器的电极或者极或者用用铜板，或者用多个引脚引出。板，或者用多个引脚引出。寄生寄生电感极低。感极低。特特别是用于是用于100kHz以上开关以上开关频率、率、输出出电压比比较高，如高，如24V以上的大功率开关以上的大功率开关电源源6969高等课件高等课件耦合与隔直耦合与隔直在开关电源、电子镇流器中，由于逆变器在开关电源、电子镇流器中，由于逆变器是

32、半桥电路结构，而变压器、荧光灯仅能是半桥电路结构，而变压器、荧光灯仅能接受交流电，因此需要将交流成分耦合过接受交流电，因此需要将交流成分耦合过去，隔离其直流成分。去，隔离其直流成分。承担这种耦合作用的电容器不仅需要具有承担这种耦合作用的电容器不仅需要具有足够的直流电压承受能力，还要能通过比足够的直流电压承受能力，还要能通过比较大的交流电流，尽管这个电流小于流过较大的交流电流，尽管这个电流小于流过谐振电容器电流。谐振电容器电流。7070高等课件高等课件性能要求性能要求除了电压要求、电流要求外，这种耦合常除了电压要求、电流要求外，这种耦合常需要耦合电容器在开关周期的负半周向负需要耦合电容器在开关周

33、期的负半周向负载提供电能。因此，需要耦合电容器具有载提供电能。因此，需要耦合电容器具有满足需要的电容量。满足需要的电容量。在实际应用中，一般的薄膜电容器均可以在实际应用中，一般的薄膜电容器均可以满足要求。满足要求。7171高等课件高等课件电源电磁干扰的抑制电源电磁干扰的抑制大部分的电磁干扰来自电源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由于电源电磁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、源侧，随时可能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住这些冲击。容器必须能够承受住这些冲击。7

34、272高等课件高等课件抑制电源电磁干扰用电容器主要用于抑制电源电磁干扰用电容器主要用于“电电气和电子设备，并跨接到电源线，且电源气和电子设备，并跨接到电源线，且电源线之间的电压不超过线之间的电压不超过500V直流或交流有效直流或交流有效值，或任意电源线与地之间的电压不超过值，或任意电源线与地之间的电压不超过250V直流或交流有效值，频率不超过直流或交流有效值，频率不超过100Hz”。其作用降低电气、电子设备或其。其作用降低电气、电子设备或其他干扰源产生的电磁干扰。他干扰源产生的电磁干扰。7373高等课件高等课件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一般分为两类：抑制电源电磁干扰用

35、电容器一般分为两类：跨接电源线的跨接电源线的X类抑制电磁干扰用的类抑制电磁干扰用的X类电类电容器（容器（capacitorofclassX）和跨接电源）和跨接电源线与于地之间的线与于地之间的Y类抑制电磁干扰用的类抑制电磁干扰用的Y类类电容器（电容器（capacitorofclassY）。）。可见无论是可见无论是X类电容器还是类电容器还是Y类电容器都必类电容器都必须满足电器安全规则，所以须满足电器安全规则，所以X类电容器还是类电容器还是Y类电容器均称谓安规电容器，特别是类电容器均称谓安规电容器，特别是Y类类电容器还要确保电气安全中的人身安全，电容器还要确保电气安全中的人身安全，因此，因此，X类电

36、容器和类电容器和Y类电容器均须通过电类电容器均须通过电气安全测试。气安全测试。7474高等课件高等课件X类电容器类电容器对于对于X类电容器适用于在电容器失效时不会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。导致电击危险的场合，如跨接电源线两端。X类电容器按迭加到电源电压上的峰值脉冲类电容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）大小可分为电压（在使用中可能承受的）大小可分为三类：三类：X1、X2和和X3。这个脉冲电压可以是。这个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，也可以是由于由于开

37、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。跨接电源开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线间的脉冲电压相对电源线与地线之间的脉冲电压低脉冲电压低。7575高等课件高等课件X类电类电容器的耐久性容器的耐久性试验试验前施加的峰前施加的峰值值脉冲脉冲电压电压UP小小类类使用使用时时的峰的峰值值脉脉冲冲电压电压kV绝缘类绝缘类型型IEC 664应应用用耐久性耐久性试验试验前施加的峰前施加的峰值值脉冲脉冲电压电压UP kVX12.54.0III高脉冲高脉冲应应用用CR1.0F,4CR1.0F,4/CR X22.5II一般一般应应用用CR1.0F,2.5C

38、R1.0F,2.5/CR X31.5-一般一般应应用用-注：注：1.电电容量大于容量大于1.0f时时UP减减额额因子均因子均为为CRUP2/2。保持不。保持不变变。2.X3类类和和X2类类相相对应对应的的规规定定见见IEC 384-14第一版中的表第一版中的表1。7676高等课件高等课件Y类电容器类电容器而而而而Y Y类电容器适用于在电容器失效时会导致电击危类电容器适用于在电容器失效时会导致电击危类电容器适用于在电容器失效时会导致电击危类电容器适用于在电容器失效时会导致电击危险的场合，如跨接电源线与于地之间，这就要求险的场合，如跨接电源线与于地之间，这就要求险的场合，如跨接电源线与于地之间，这

39、就要求险的场合，如跨接电源线与于地之间，这就要求Y Y类电容器能够承受更高的脉冲测试电压的冲击测类电容器能够承受更高的脉冲测试电压的冲击测类电容器能够承受更高的脉冲测试电压的冲击测类电容器能够承受更高的脉冲测试电压的冲击测试。试。试。试。Y Y类电容器根据不同的应用电源电压分为：（额定类电容器根据不同的应用电源电压分为：（额定类电容器根据不同的应用电源电压分为：（额定类电容器根据不同的应用电源电压分为：（额定电压电压电压电压 250V250V）的双重绝缘或增强绝缘：）的双重绝缘或增强绝缘：）的双重绝缘或增强绝缘：）的双重绝缘或增强绝缘：Y1Y1；（150V150V额定电压额定电压额定电压额定电

40、压 250V250V）的基本绝缘或辅助绝）的基本绝缘或辅助绝）的基本绝缘或辅助绝）的基本绝缘或辅助绝缘：缘：缘：缘：Y2Y2；（150V150V额定电压额定电压额定电压额定电压 250V250V）的基本绝缘或辅助绝）的基本绝缘或辅助绝）的基本绝缘或辅助绝）的基本绝缘或辅助绝缘：缘：缘：缘：Y3Y3和（额定电压和（额定电压和（额定电压和（额定电压150V150V）的基本绝缘或辅助）的基本绝缘或辅助）的基本绝缘或辅助）的基本绝缘或辅助绝缘：绝缘：绝缘：绝缘：Y4Y4，共四个子类。，共四个子类。，共四个子类。，共四个子类。 Y2Y2与与与与Y3Y3不同之处见下表不同之处见下表不同之处见下表不同之处见

41、下表7777高等课件高等课件Y类电类电容器的耐久性容器的耐久性试验试验前施加的峰前施加的峰值值脉冲脉冲电压电压UP小小类类跨接的跨接的绝缘类绝缘类型型额额定定电压电压V耐久性耐久性试验试验前施加的峰前施加的峰值值脉冲脉冲电压电压UP kVY1双重双重绝缘绝缘或增或增强强绝绝缘缘2508.0Y2基本基本绝缘绝缘或或辅辅助助绝绝缘缘1502505.0Y3基本基本绝缘绝缘或或辅辅助助绝绝缘缘150250Y4基本基本绝缘绝缘或或辅辅助助绝绝缘缘1502.5注注1.基本基本绝缘绝缘、辅辅助助绝缘绝缘、双重、双重绝缘绝缘和增和增强强绝缘绝缘的定的定义见义见IEC536中中2.1、2.2、2.3和和2.4。

42、2 Y3类类与与IEC 384-14第一版中第一版中4.4的的Y相相对应对应。7878高等课件高等课件实验电压波形7979高等课件高等课件等价原则等价原则一个一个Y类电容器可以跨接基本绝缘，也可以类电容器可以跨接基本绝缘，也可以跨接辅助绝缘。如果用两个跨接辅助绝缘。如果用两个Y2类、类、Y3类或类或Y4类电容器串联组合跨接基本和辅助绝缘，类电容器串联组合跨接基本和辅助绝缘，则这些电容器应有相同的标称值。则这些电容器应有相同的标称值。8080高等课件高等课件峰值脉冲电压测试峰值脉冲电压测试X类电容器和类电容器和Y类电容器的耐久性试验前施类电容器的耐久性试验前施加的峰值脉冲电压测试波形加的峰值脉冲

43、电压测试波形 8181高等课件高等课件峰值脉冲电压测试波形峰值脉冲电压测试波形8282高等课件高等课件耐电压测试耐电压测试 耐电压测试是耐电压测试是耐电压测试是耐电压测试是X X类和类和类和类和Y Y类电容器电气安全性的必测类电容器电气安全性的必测类电容器电气安全性的必测类电容器电气安全性的必测项目之一，主要是考察电容器在浪涌过电压时能项目之一，主要是考察电容器在浪涌过电压时能项目之一，主要是考察电容器在浪涌过电压时能项目之一，主要是考察电容器在浪涌过电压时能否经得住冲击，否经得住冲击，否经得住冲击，否经得住冲击， X X类和类和类和类和Y Y类电容器的耐久性测试电类电容器的耐久性测试电类电容

44、器的耐久性测试电类电容器的耐久性测试电压值如下表。压值如下表。压值如下表。压值如下表。其测试条件分为直流试验和交流试验，其中交流其测试条件分为直流试验和交流试验，其中交流其测试条件分为直流试验和交流试验，其中交流其测试条件分为直流试验和交流试验，其中交流施压的条件为：施加施压的条件为：施加施压的条件为：施加施压的条件为：施加5050或或或或60Hz60Hz电压，以不超过电压，以不超过电压，以不超过电压，以不超过150V/s150V/s的速率从零升高到试验电压，试验电压时的速率从零升高到试验电压，试验电压时的速率从零升高到试验电压，试验电压时的速率从零升高到试验电压，试验电压时间应从达到试验电压

45、值时开始计算，在试验结束间应从达到试验电压值时开始计算，在试验结束间应从达到试验电压值时开始计算，在试验结束间应从达到试验电压值时开始计算，在试验结束时，试验电压应减少至接近零，并且电容器通过时，试验电压应减少至接近零，并且电容器通过时，试验电压应减少至接近零，并且电容器通过时，试验电压应减少至接近零，并且电容器通过一个适当的电阻放电。一个适当的电阻放电。一个适当的电阻放电。一个适当的电阻放电。应注意的是，由用户进行的重复耐电压试验可能应注意的是，由用户进行的重复耐电压试验可能应注意的是，由用户进行的重复耐电压试验可能应注意的是，由用户进行的重复耐电压试验可能会损坏电容器。会损坏电容器。会损坏

46、电容器。会损坏电容器。8383高等课件高等课件 电电容器耐容器耐电压测试电压测试的的测试电压测试电压类别类别额额定定电压电压（V）直流直流试验试验交流交流试验试验X1、X2、X35004.3 UR (dc)2UR+1500 V(ac)最小最小值为值为2000V(ac)YI2504000V(dc)4000 V(ac)Y2、Y31502501500V(dc)2UR+1500 V(ac)最小最小值为值为2000V(ac)Y4150900V(dc)900 V(ac)8484高等课件高等课件耐久性测试耐久性测试耐久性测试时电容器应在上限类别温度和耐久性测试时电容器应在上限类别温度和1.7UR的电压下承受

47、的电压下承受1000小时的那久性试小时的那久性试验，在试验中每隔一小时应将电压升高到验，在试验中每隔一小时应将电压升高到1000V（有效值），持续（有效值），持续0.1秒。该试验应秒。该试验应分别通过一个分别通过一个475%的电阻施加到每个电的电阻施加到每个电容器上。容器上。8585高等课件高等课件耐久性测试电路与波形耐久性测试电路与波形8686高等课件高等课件自燃性试验自燃性试验 自燃性试验是电容器在受到迭加在基波交自燃性试验是电容器在受到迭加在基波交流电压上的随机非同步的高压脉冲冲击时流电压上的随机非同步的高压脉冲冲击时能否自燃的试验电压波形如下图。能否自燃的试验电压波形如下图。测试的基波

48、交流电压有效值为测试的基波交流电压有效值为UR5%，所，所施加的高压脉冲的峰值为：施加的高压脉冲的峰值为：Y2为为5kV+7%、X1为为4kV+7%，X2、Y3、Y4为：为：2.5kV+7%、X3为：为：1.2kV+7%。每个样品共接受每个样品共接受20次这样电压的冲击。次这样电压的冲击。8787高等课件高等课件电容器自燃性的试验电压波形电容器自燃性的试验电压波形8888高等课件高等课件各国的电气安全认可各国的电气安全认可 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

49、的电气产品均加有改过电气认证的图标。因认证的电气产品均加有改过电气认证的图标。因认证的电气产品均加有改过电气认证的图标。因认证的电气产品均加有改过电气认证的图标。因此，无论是此，无论是此，无论是此，无论是X X类电容器还是类电容器还是类电容器还是类电容器还是Y Y类电容器，在电容器类电容器，在电容器类电容器，在电容器类电容器，在电容器上均必须印有已通过的电气安全认证的图标。上均必须印有已通过的电气安全认证的图标。上均必须印有已通过的电气安全认证的图标。上均必须印有已通过的电气安全认证的图标。 8989高等课件高等课件抑制电源电磁干扰用电容器的连接抑制电源电磁干扰用电容器的连接方式方式 9090

50、高等课件高等课件抑制电源电磁干扰用电容器的连接抑制电源电磁干扰用电容器的连接方式方式9191高等课件高等课件抑制电源电磁干扰用电容器的连接抑制电源电磁干扰用电容器的连接方式方式9292高等课件高等课件抑制电源电磁干扰用电容器的特性抑制电源电磁干扰用电容器的特性与主要参数与主要参数抑制电源电磁干扰用电容器的作用是抑制来自于电气、抑制电源电磁干扰用电容器的作用是抑制来自于电气、抑制电源电磁干扰用电容器的作用是抑制来自于电气、抑制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扰，不仅要满足电电子设备或其他干扰源产生的电磁干扰，不仅要满足电电子设备或其他干扰源产生的电磁干

51、扰，不仅要满足电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，还要满足于制电源电磁干扰的作用。气安全标准，还要满足于制电源电磁干扰的作用。气安全标准，还要满足于制电源电磁干扰的作用。气安全标准，还要满足于制电源电磁干扰的作用。由于电磁干扰的频谱非常宽，所以抑制电源电磁干扰用由于电磁干扰的频谱非常宽，所以抑制电源电磁干扰用由于电磁干扰的频谱非常宽，所以抑制电源电磁干扰用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电容器应具有电容器应具有电容器应具有“ “高频高频高频高频” ”电容器的特性；不仅如此，抑制电容器的特性；不仅如此，抑制电容器的特性；不仅如此，抑制电容器的

52、特性；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电源电磁干扰用电容器还要有效的将电磁干扰电源电磁干扰用电容器还要有效的将电磁干扰电源电磁干扰用电容器还要有效的将电磁干扰“ “全部全部全部全部” ”或大部分从电容器中分流掉，这样抑制电源电磁干扰用或大部分从电容器中分流掉，这样抑制电源电磁干扰用或大部分从电容器中分流掉，这样抑制电源电磁干扰用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像滤波电容器还要像滤波电容器还要像滤波电容器还要像滤波/ /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；当抑制电源电

53、磁干扰用电容器受到电磁干扰特别是浪涌当抑制电源电磁干扰用电容器受到电磁干扰特别是浪涌当抑制电源电磁干扰用电容器受到电磁干扰特别是浪涌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源电磁干扰用电容器电压和瞬态过电压的冲击时抑制电源电磁干扰用电容器电压和瞬态过电压的冲击时抑制电源电磁干扰用电容器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这个电压瞬变的冲击还要耐还要像缓冲电容器那样缓冲这个电压瞬变的冲击还要耐还要像缓冲电容器那样缓冲这个电压瞬变的冲击还要耐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受高受高受高dv/dtdv/dt

54、（高电流脉冲）的冲击，这就要求抑制电源（高电流脉冲）的冲击，这就要求抑制电源（高电流脉冲）的冲击，这就要求抑制电源（高电流脉冲）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磁干扰用电容器应具有脉冲电容器的可以承受高电磁干扰用电容器应具有脉冲电容器的可以承受高电磁干扰用电容器应具有脉冲电容器的可以承受高dv/dtdv/dt值的能力。值的能力。值的能力。值的能力。 9393高等课件高等课件 RIFA的抑制的抑制电电源源电电磁干磁干扰电扰电容器的主要特性容器的主要特性X2抑制抑制电电源源电电磁干磁干扰电扰电容器容器电电容量容量（F）0.60.470.330.270.220.

55、150.10.0680.0470.033f0（MHz）1.71.92.42.83.03.84.95.87.08.4dv/dt（V/s）400400400400600600600120012001200电电容量容量（F）0.0220.0150.010.00680.00470.00330.00220.00150.001f0（MHz）101215192129354253dv/dt（V/s）120012001200120012001200120012001200Y2抑制抑制电电源源电电磁干磁干扰电扰电容器容器电电容量（容量（F）0.10.0680.0470.0330.0220.0150.01f0（MH

56、z）4.04.96.57.7101315dv/dt（V/s）40060010001000140014001400电电容量（容量（F）0.0680.00470.00330.00220.00150.001f0（MHz）192129354253dv/dt（V/s）1400200020002000200020009494高等课件高等课件电源电磁干扰电容器的优异性能电源电磁干扰电容器的优异性能从表中的数据可以看到抑制电源电磁干扰从表中的数据可以看到抑制电源电磁干扰电容器的谐振频率（电容器的谐振频率（f0）在薄膜电容器中是）在薄膜电容器中是优秀的；优秀的；dv/dt与缓冲、脉冲电容器相近，可以承受与缓冲、

57、脉冲电容器相近，可以承受相对高的电流脉冲。如相对高的电流脉冲。如0.6F的的X2电容器可电容器可以承受以承受400V/s，即，即240A峰值电流。峰值电流。0.047F的的Y2电容器可以承受电容器可以承受2000V/s，即即94A峰值电流。峰值电流。9595高等课件高等课件电磁干扰抑制电容器的应用电磁干扰抑制电容器的应用 电源滤波器电源滤波器 9696高等课件高等课件电磁干扰抑制电容器的应用电磁干扰抑制电容器的应用共模滤波器与差模滤波器组合的电源滤波器共模滤波器与差模滤波器组合的电源滤波器开关电源中的电源滤波器其差模滤波器放在共模开关电源中的电源滤波器其差模滤波器放在共模滤波器的前面滤波器的前

58、面9797高等课件高等课件晶闸管电路的电磁干扰的抑制晶闸管电路的电磁干扰的抑制 9898高等课件高等课件整流子电动机的电磁干扰的抑制整流子电动机的电磁干扰的抑制 9999高等课件高等课件电气安全电气安全带有带有带有带有Y Y电容器的电气、电子设备当其接地端悬空时电容器的电气、电子设备当其接地端悬空时电容器的电气、电子设备当其接地端悬空时电容器的电气、电子设备当其接地端悬空时（如电视机），人接触到外壳或电路的公共参考（如电视机），人接触到外壳或电路的公共参考（如电视机），人接触到外壳或电路的公共参考（如电视机），人接触到外壳或电路的公共参考端（电路的接地电位）时，交流电源就会通过端（电路的接地电

59、位）时，交流电源就会通过端（电路的接地电位）时，交流电源就会通过端（电路的接地电位）时，交流电源就会通过Y Y电电电电容器、人体、大地形成回路容器、人体、大地形成回路容器、人体、大地形成回路容器、人体、大地形成回路 。人体流过人体流过人体流过人体流过“ “漏电流漏电流漏电流漏电流” ”，当漏电流小时，使人有麻，当漏电流小时，使人有麻，当漏电流小时，使人有麻，当漏电流小时，使人有麻电的感觉，这是否安全呢？电气安全规定在一般电的感觉，这是否安全呢？电气安全规定在一般电的感觉，这是否安全呢？电气安全规定在一般电的感觉，这是否安全呢？电气安全规定在一般情况下流过人体的情况下流过人体的情况下流过人体的情

60、况下流过人体的“ “漏电流漏电流漏电流漏电流” ”必须小于必须小于必须小于必须小于0.5mA0.5mA！才能保证人身安全。才能保证人身安全。才能保证人身安全。才能保证人身安全。这就是这就是这就是这就是Y Y电容器的电容量的选择依据，换言之电容器的电容量的选择依据，换言之电容器的电容量的选择依据，换言之电容器的电容量的选择依据，换言之Y Y电电电电容器的电容量越大抑制电磁干扰效果越好，但是容器的电容量越大抑制电磁干扰效果越好，但是容器的电容量越大抑制电磁干扰效果越好，但是容器的电容量越大抑制电磁干扰效果越好，但是所可能产生的所可能产生的所可能产生的所可能产生的“ “漏电流漏电流漏电流漏电流” ”

61、必须在人身安全电流以必须在人身安全电流以必须在人身安全电流以必须在人身安全电流以下。下。下。下。 100100高等课件高等课件电气安全电气安全101101高等课件高等课件电气安全电气安全而医疗电子设备特别是参与介入治疗的电而医疗电子设备特别是参与介入治疗的电子设备的子设备的“漏电流漏电流”必须小于必须小于10A！因此，！因此，这样的医疗设备必须良好接地！而不能指这样的医疗设备必须良好接地！而不能指望减小望减小Y电容器的电容量来得到低的漏电流。电容器的电容量来得到低的漏电流。这也同样说明为什么要求这也同样说明为什么要求Y电容器的那么严电容器的那么严酷的原因了。所以酷的原因了。所以Y电容器时不能用其他电电容器时不能用其他电容器替代的。容器替代的。同样需要注意的是同样需要注意的是X电容只能用于即使电容只能用于即使X电电容器时效也不能暴露给人的地方，以防有容器时效也不能暴露给人的地方，以防有电击的危险。电击的危险。102102高等课件高等课件更详尽的分析更详尽的分析请看明年科学出版社出版的请看明年科学出版社出版的“电容器手册电容器手册”让我们共同努力！让我们共同努力！103103高等课件高等课件