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影响固态电容器的工作频率及环境温度的因素

2020-03-09


       一般情况下电解电容器最适宜在工频条件下做电源的滤波、或在低频电路中做旁路、或级间耦合而且电路阻抗愈低愈可靠,固态电容器工作时,相当于一个电解槽,其中一个电极是电解液、由于电解液的电阻比一般金属电极高得多,因此,固态电容器的串联等效电阻较大在直流或低频率条件下,等效串联电阻RS和等效电感L与实际电容器的介质绝缘电阻尺RP相比可以忽略不计而随着频率的升高。这样就会导致影响固态电容器的工作频率及环境温度。


     固态电容器由于容量大,可作为低频通路,其容量应大于高频电容器容量的100倍以上由于电容器的大多数特性都在某种程度上受到频率的影响,所以要求使用频率应在谐振频率的1/2以上使用频率过高不仅会损耗电路中的大量能量而且可造成电容器内芯发热,从而影响电容器的可靠性一般电解电容器应工作在10 kHz以下如果使用频率超过10 kHz,有效容量将迅速下降。


    直到电容阻抗变成纯电阻一般在100 Hz~100kHz范围内,其容量随频率的变化,固体钽电容器的频率特性优于液体钽电容器,而液体钽电容器则在1 kHz~3 kHz范围内,其容量随频率变化的下降幅度为6%,当频率增加10 kHz以上时,下降幅度将高达65%左右这主要是由介质材料性质所决定的如果电解电容器不能满足使用要求,可以采用四线电解电容器或其它介质的电容器。


    在相同电压情况下,固态电容器的漏电流及损耗随温度的升高而变大,当温度从室温25℃上升到85℃时,漏电流通常将增大3倍电容器的漏电流及损耗是造成电容器发热的主要原因,所以降低电容器的使用环境温度,是延长电容器使用寿命,提高可靠性的有利措施。


    一般可按此温度降额要求进行设计铝电解电容器应降低额定温度20~40℃;固体钽电容器可降低额定温度15~25℃;液体钽电容器应降低额定温度15~30℃铝电解电容器由于在负温下的损耗会急剧上升,所以一般额定温度为-20℃。


    固态电容器等效串联电阻RS和等效电感L都会随着增大等效串联电阻RS增大是由于"集肤效应"引起的等效电感L是与频率成正比的磁场引起的一般情况下,频率增加时,容抗XC的值减小,而感抗XL则增加,这表明(XC-XL)2将随频率的增加而减小,当频率增加到某个频率点(XC-XL)2=0时,阻抗Z=RS,此时电容器将出现谐振,这是电容器对电路呈现纯电阻时的谐振点当频率高于电容器谐振点时,固态电容器实际上已变成一个电感而起不到电容器的作用了。


    所以要求一般固态电容器的使用频率不应超过20 kHz由于大多数材料的介电常数在频率的影响下,其容量随频率的提高会大幅度下降故当使用频率超过20 kHz时,其所允许的交流分量已很小,固态电容器的容量损失非常严重,此时一般可选择一只高频瓷介或云母电容器与之并联来作为高频通路。

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