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电容器认知简谈

作者:杨光明来源:青佺电子 日期:2014年11月9日 22:48

电容器使用需知
电容器的历史
从1745年来顿瓶(Ley Den Jar)至今,电容器已有200多年的历史,由来顿瓶的原理发展使用空气或云母(Mica)做成电容器,但只能设计小容量的电容器,要做大容量的电容器则很困难,一直到十九世纪来(约1860年左右)发明用纸做介质卷绕成的电容器才慢慢趋于商业化,而这一原理一直用至现在。
何为电容器
电容器又称容电器或储电器,是一种用来储存电荷的元器,简称电容(英文Capacitors)用字母“C”代替,其结构用两片金属,中间隔以绝缘体或介质即组合电容器。因其种类很多,依其使用之材料、制造方法、功能之不同分为电解电容器、纸质电容器、油质电容器、云母电容器等种类。而我们生产的是铝质电解电容器(Aluminum Electrolytic Capacitors),较其它种类电容器之成本低,且体积小,大容量的优点,它的缺点是容量变化不稳定,放置过久时漏电较大,损失角较大。
电容器的单位
电容器之实际单位为法拉(Farads)缩写为F(它取名于英国物理学家法拉递之名字,此名之是纪念他的伟大成就而取),但电子电路嫌其太大,故又分为毫法(mF)、微法(μF)、微微法(pF),
1法拉=1000毫法拉    1毫法拉=1000微法拉
1微法拉=1000纳法拉   1纳法拉=1000皮法拉
故:1F=1×103mF=1×106μF=1×109nF=1×1012pF
电容器的介质(诱电体)
电容器的介质和电容量关系十分密切,不同材质之诱电体所制成的电容器,其容量及特性不相同,因而有多种介质之电容器分类区分。
多种诱电体(介质)的诱电率。

 

   诱电体(介质)

 诱电率(ε)

最小厚度(μm

       空气

1

 

聚丙稀塑胶薄膜

22

4

聚乙脂塑胶薄膜

32

1

        云母

6­—8

15

   铝氧化膜

10

001

   铝氧化膜

1030

001

 

陶瓷

   钛酸膜

5120

25

钛酸钡膜

150050000

25

电容器的用途
   一般广泛使用于家电产品,如(电视机、收音机、音响设备、录放影机及洗衣机,冷气机等);电脑设备(例电脑主机、影像器及其周边设备,如印表机,绘图机等,扫描器);通讯设备,产业机器,测试仪器及工业计器,飞机,飞弹及人造卫星等导航装置。
如以施加电压波形及使用目的来讲,大致可分为如下所述用途:
1、 直流电压用
1)、瞬间高压发生用:使用于冲击电压发生装置(Impulcs Gcncrator),例重电机器的耐冲击波性能试验用。
2)、大电流发生用:使用于溶接机,X光设备,复印机及放电加工机。
3)、直流高电压发生用:电容器与整流器,组合,充电后产生特别高压直流电压,用于电子显微镜电源及(Cockcroft Wajton)加速器等用。
4)、积分或记忆用:用于计算机内之记忆回路或比较回路。
2、 含交流成份的直流电压用
1)、滤波用:与电阻器电感器组合成网络,让直流电或某一频率通过,而截止或衰减其它频率。
2)、旁路用:电路元件外的并联路径,IC(集积电路)近年来迅速发展,致使旁路用电容器采用小型化或chip(积层式)电容器。
3)、耦合用:用电容器,电阻,电感组成。以使两路互相耦合。
4)、产生锯齿波用:利用电容器、电阻器构成——RC的充电回路,以此充放电回路产生——锯齿轮波形。
5)、换(转)流用:将交流电压变为直流电或逆之设备。
3、 交流电压用:
1)、功率改善用:在输送配线的确良末端负载与电容器并联藉以改善功率。
2)、滤波用:防止SCR回路对外的干抗,利用LC滤波回路来抑制或消除干抗。
3)、进相用:单相诱导电动机(马达)的相位改变用。
电容器使用上应注意事项:
1、 加于电容器上的电压若含有直流和交流成份时,则直流电压的最大值加上交流电压的峰值(Peak Value)的和不能超过电容器的额定电压值的120%。
2、 在有尖峰电压的电路中,使用电容器注意:
1)、电容器是否已放置(库存)很久。
2)、是否使用于高温的环境。
3)、是否含有高频的交流成份。
4)、是否使用于低气压的环境。
5)、是否使用湿度高的环境。
3、 电容器使用于高于其部份放电(Corona)电压的交流电路中时,将缩短电容器的寿命及发生杂音(Noise)。
4、 直流用的电容器有时并不适用于纯交流或脉波电路。
5、 电容器在因接触不良而会产生的不安定电路或有很多异常过度现象的电路中使用时,必须注意会有短时间的振动现象。
6、 频率的影响,特别是电容器额定的客许电流和频率相互间的关系,必须充分的了解,因为流过电容器的电流是随所加的频率的平方根成反比而减少的集续效应(Skin Effect),因为此低效率或过热等现象而造成异想不良。
7、 在UHF(300—3000MHZ超高频)的脉波电路中使用的电容器,必须对此高频而设计,否则会。异致发生上述的不良现象。
8、 因为需要特别大的额定(容量或电压),而需要使用数个电容器来连接时,为了减少其电感量,电容器之间的连接导线愈短愈好。
9、 避免在特别高温的环境下使用,因为高温将使电容器的静电容量产生极大的变化,耐电压减低或绝缘电阻急降及部份放电等现象产生,而造成电容器寿命的减少。
10、 电容器的寿命与温度的关系,理论上温度每升高10℃寿命减半,所以使用温度超过电容器的额定最大使用温度时必须特别注意。
11、 在气压急骤变化的环境中使用的时候,电容器的外壳如果不坚固的话,静电容量会随着气压的高低而改善。
12、 库存的环境避免高温,以勉造成电容器特性的劣化。
13、 液体含浸的电容器外加机械压力不可太大,以避免含浸液体流出,不但造成电容器劣化,也会影响到周围零件的性能。
14、 电容器端子的焊接作业尽量短时间内完成,因为焊锡的温度230—250℃,超过电容器允许最高温度很多。
15、 家庭电器电源回路使用的电容器安全性方面,世界各国均有严格的规定,因此电容器的设计上亦不同于一般,使用时应特别强调此点。
16、 在低压回路中为求安定的动作,必须尽量减少串联电阻及电感量,因此选用电极箔抽出(Extended Foil)的无感型构造的电容器。
17、 在40℃以上的环境中使用时,考虑安全系数稍微提高,即提高电容器的额定电压。
18、 在同步电路中,如果使用具自愈性(Self  Heading)的电容器,使用中如因瞬间的破坏,虽然因电容器具有自愈性而能恢复,但这过工现象可能造成对电路不良的影响。
在低电压回路中(例1V以下)或串连高阻抗的电路中(例1mΩ以上),对具有愈性的电容器,因能量(Energy)之不足,无法产生自愈作用,此时应考虑用其它种电容器。