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陶瓷电容器的特性及选用

陶瓷电容器的特性及选用

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  • 发布时间:2020-04-09 14:26
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【概要描述】陶瓷电容器是目前电子设备中使用最广泛的一种电容器,占整个电容器使用数量的50%左右,但由于许多人对其特性了解不足导致在使用上缺乏应有的重视。为达到使用的规范化和标准化要求,下面对陶瓷电容器的特性及使用中需要注意的事项做概况说明:一、陶瓷电容器特性分类:陶瓷电容器具有耐热性能好,绝缘性能优良,结构简单,价格低廉等优点,但不同陶瓷材料其特性有非常大的差异,必须根据使用要求正确选用。陶瓷电容按频率特性分

陶瓷电容器的特性及选用

【概要描述】陶瓷电容器是目前电子设备中使用最广泛的一种电容器,占整个电容器使用数量的50%左右,但由于许多人对其特性了解不足导致在使用上缺乏应有的重视。为达到使用的规范化和标准化要求,下面对陶瓷电容器的特性及使用中需要注意的事项做概况说明:一、陶瓷电容器特性分类:陶瓷电容器具有耐热性能好,绝缘性能优良,结构简单,价格低廉等优点,但不同陶瓷材料其特性有非常大的差异,必须根据使用要求正确选用。陶瓷电容按频率特性分

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陶瓷电容器是目前电子设备中使用最广泛的一种电容器,占整个电容器使用数量的50%左右,但由于许多人对其特性了解不足导致在使用上缺乏应有的重视。为达到使用的规范化和标准化要求,下面对陶瓷电容器的特性及使用中需要注意的事项做概况说明:

一、陶瓷电容器特性分类

陶瓷电容器具有耐热性能好,绝缘性能优良,结构简单,价格低廉等优点,但不同陶瓷材料其特性有非常大的差异,必须根据使用要求正确选用。陶瓷电容按频率特性分有高频瓷介电容器(1类瓷)和低频瓷介电容器(2类瓷);按耐压区分有高压瓷介电容器(1KVDC以上)和低压瓷介电容器(500VDC以下),现分述如下:

1.高频瓷介电容器(亦称1类瓷介电容器)

该类瓷介电容器的损耗在很宽的范围内随频率的变化很小,并且高频损耗值很小,tanδ≤0.15%f=1MHz),最高使用频率可达1000MHz以上。同时该类瓷介电容器温度特性优良,适用于高频谐振、滤波和温度补偿等对容量和稳定度要求较高的电路。其国标型号为CC1(低压)和CC81(高压),目前我司常用的温度特性组别有CHNP0)和SL组,其常规容量范围对应如下:

温度特性代码

CHNP0

SL

温度系数αC10-6/°C

0±60

+350~-1000

CC1型容量范围

50VDC

1~330pF

1~1000pF

500VDC

1~270pF

1~820pF

CC81型容量范围

1KVDC

10~150pF

10~680pF

2KVDC

10~120pF

10~680pF

 

   
 

 

表中温度系数αC=1/C(C2-C1/t2-t1X106PPM/°C),是指在允许温度范围内,温度每变化1°C,电容量的相对变化率。由上表看出,1类瓷介电容器的温度系数很小,尤其是CH特性,因此也常把1类瓷介电容器中CH电容称为温度补偿电容器。但由于该类陶瓷材料的介电常数较小,因此其容量值难以做高。因此当需要更高容量值的电容时,则只能在下面介绍的2类瓷介电容中寻找。

2、低频瓷介电容器(亦称2类瓷介电容器)

该类瓷介电容的陶瓷材料介电常数较大,因而制成的电容器体积小,容量范围宽,但频率特性和温度特性较差,因此只适合于对容量、损耗和温度特性要求不高的低频电路做旁路、耦合、滤波等电路使用。国标型号为CT1(低压)和CT81(高压),其常用温度特性组别和常规容量范围对应如下:

温度特性代码

2R

2B

2E

2F

温度变化率rC/C

±15%

±10%

+20/-50%

+30/-80%

损耗tanδ(f=1KHz

0.2%

2.0%

2.0%

2.5%

CT1

容量范围

50VDC

 

100~12000pF

470~33000pF

1000~47000pF

500VDC

 

100~10000pF

470~10000pF

1000~47000pF

CT81

容量范围

1KVDC

100~4700PF

100~10000pF

220~15000pF

680~47000pF

2KVDC

100~4700PF

100~6800pF

390~10000pF

680~15000pF

容许误差等级

KMZ

KMZ

MZ

MZ

 

 

 

 

 

表中温度变化率rC/C是指在上、下限温度相对于室温+25°C时的容量变化率。其中2R组为低损耗电容,由于其自身温升小,频率特性较好,因而可以用于频率较高的场合。

对低压瓷介电容,当容量大于47000pF时,则只能选择3类瓷介电容器(亦称半导体瓷介电容器),例如:26-ABC104-ZFX,但该类电容温度特性更差,绝缘电阻较低,只是因高介电材料,体积可以做得很小。因此只适用要求较低的工作电路。如选用较大容量电容,而对容量和温度特性又有较高使用要求,则应选用27类有机薄膜电容器。

3、交流瓷介电容器

根据交流电源的安全性使用要求,在2类瓷介电容器中专门设计生产了一种绝缘特性和抗电强度很高的交流瓷介电容器,亦称Y电容,按绝缘等级划分为Y1Y2Y3三大系列,其用途和特性分类如下:

 

绝缘电阻

额定电压

试验电压

温度特性

容量范围

安全认证

Y1YA

强化绝缘型

250VAC

(国标为400VAC

4000VAC

1min

B

100~1000pF

E

680~4700pF

Y2YB

基础绝缘型

250VAC

2600VAC

1min

B

100~1000pF

E

680~4700pF

Y3YC

基础绝缘型

250VAC

1500VAC

1min

E

1000~4700pF

F

4700~10000pF

Y1类电容适用于整机冷热地隔离,无地线耦合等有安全特性要求的场合,我司物编为26-APKXXX-KBX/MEX

Y2类电容适用于跨接电源(X电路)和消火花电路等有安全特性要求的场合。

Y3类电容适用于无安全特性要求的普通交流电路中做滤波、旁路等位置使用。例如:我公司使用物料26-AQK472-ZFX

Y电容的绝缘电阻等级标记均在电容本体上有打印标识,请在使用时注意识别。

二、陶瓷电容器的封装和外形尺寸说明。

陶瓷电容器虽有上述很多优点,但因陶瓷材料本身机械强度低、易破碎这一缺陷,使其圆片的几何尺寸受到限制,这也是不同温度特性有不同容量范围的主要原因。通常标准上对低压圆片电容的允许直径D12mm,高压电容的圆片允许直径D16mm。如超过这一尺寸,生产加工难度和废品率就会有很大增加,并且在瓷片本体上产生的微小裂纹都将对电容器的可靠性产生很大隐患。因不同厂家在材料研制和工艺制造方面的水平不同,其外形尺寸标准也有差异,故其容量标称范围也有部分区别。因此上述容量划分表只是一个行业平均水平汇总的结果,今后随着材料工艺的进一步提高,陶瓷电容的尺寸会进一步缩小,其容量范围就会进一步扩大。

圆片式瓷介电容器的包封形式通常按电压区分,500VDC以下的低压产品CC1CT1系列均采用酚醛树脂包封,该树脂绝缘强度和耐湿性较差,但成本较低。为改善耐湿性,此类包封外层均浸用一层薄蜡。1KVDC以下和交流电容系列,均采用绝缘强度和耐湿特性优良的阻燃环氧树脂包封。

除圆片式瓷介电容器外,目前还广泛使用的有轴向引线色环陶瓷电容和贴片式陶瓷电容,其内部结构为叠层方式,因而体积很小,但容量可以达到1μF以上,非常利于装配,但由于其结构限制,绝缘电阻和耐压无法做得很高,因而目前只限于低压(50V以内)产品,其损耗和温度特性与圆片电容相同。

三、陶瓷电容的选用及注意事宜

1.保证物料选用的通用性和标准化

因不同的温度特性对应不同的容量范围和精度标准,因此在选用时必须符合系列标准,且容值的选取必须符合E24(或E96)系列值。目前我司有许多违返反述标准的P/N存在,26-ABC472-JZX28-AB0XXX-JBX,此类问题主要是因为部分设计师对陶瓷电容的温度特性缺乏必要了解造成的。

2. 应根据线路使用工作状态和环境条件,选择合适的型号,其主要参数应满足线路使用要求。

1)于高频谐振电路,除要求电容器损耗小外,还要求容量有良好的温度稳定性,通常选用1类瓷介电容,其中CH特性亦称为零温度系数产品,其容量基本不随温度而变化,但其容量仅在几PF~几百PF之间。

2)对于做低频耦合、旁路、滤波的电容器,往住考滤小型化及低本成是主要的,而对损耗和容量的温度稳定性要求不高,一般可选用2类瓷介电容器,其容量选择范围较宽。

3)陶瓷电容器虽然耐压余量较薄膜电容器和电解电容器要大,但也不允许在超过其额定电压的条件下使用,否则由于电极中的金属离子在强电场作用下在陶瓷介质中的迁移速度加快而导致电容器绝缘电阻下降而影响整机长期工作的可靠性。

4)对于高温和高压条件下工作的电容器,应注意选用绝缘电阻较高的产品,以防因漏电增大产生恶性循环导致电容器失效。通常绝缘电阻IR10000MΩ。例如:CRT加速极滤波位置应选用2KV耐压低损耗产品,以降低温升并保证有足够的绝缘电阻;对于行逆程电路,因对容量的稳定性和损耗要求较高,只能选用1类高压瓷介电容器(P/N26-AMKXXX-JZX),做为聚丙烯电容的容量补偿电容使用,否则会造成严重质量隐患。

综上所述,陶瓷电容与其它电容相比,不同之处主要是陶瓷电容器根据材料不同存在许多不同的温度组别,其特性和容量范围即有很大差异。如果对此有充分的了解,可避免因选型不当造成的质量隐患。

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