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陶瓷电容器的性能和使用电路介绍

2018年06月26日 09:12 网络整理 作者:工程师飞燕 用户评论(0

近来,对电子设备除了早前的小且薄,节能,低噪等要求外,更有望以防止全球气候变暖为视点达到生态所需。在这样的市场需求下,从2009年开始普及的LED球泡灯在达到了小且薄的同时还因使用寿命长而实现了高生态性,对于其搭载的电子元器件同样也被要求小型薄型化,使用寿命长。 LED球泡灯因配备了功率为10W左右的小功率电源,主要是使用电解电容和薄膜电容器达到了平滑功能,但使用小型且更长寿命的陶瓷电容器的事例也在增加。

我公司开发出了在实际使用时,比传统的陶瓷材料能获得更高静电容量的陶瓷电容器,本文将对其特性进行介绍,并介绍以LED球泡灯为主的其他电子设备的电源推荐使用电路。

新材料陶瓷电容器的性能

新材料陶瓷的特性与传统材料相比,居里点转移至低温侧,使其在常温下(25℃)呈现出顺电相。因此,新材料产品和传统的产品相比,能达到以下性能。

施加直流电压时的电容值减少率小,确保了高有效电容值(施加直流电压时的容量)。能确保在施加DC600V时,电容值为传统材料的2倍。

陶瓷电容器的性能和使用电路介绍

图1:静电容量-直流电压特性

损耗小,允许纹波电流大。频率f=250kHz时,允许纹波电流约为1.6倍。

我公司允许纹波电流值的标准是环境温度在25度以下,可通电直至电容器自热温度达到20度。若静电容量为1µF的产品,频率f=250kHz时,相对传统材料产品的2.9Arms的耐电流量,新材料则为4.7Arms。

陶瓷电容器的性能和使用电路介绍

图2:发热温度比较

当施加直流电压时机械应变量相对较小,吱吱声(声压级)也很小。与传统材料相比,新材料的声压级只有五分之一。

新材料陶瓷的压电效应很小。因此电信号变化引起的机械振动不易发生。

陶瓷电容器的性能和使用电路介绍

图3:变形量比较

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※声压级减少6dB,意味着声压变成1/2.

※新材料电容器的声压级比传统材料低15dB,声压则为1/5.

图表:声压级比较(据我公司测定)

产品一览和使用电路的介绍

表1:产品(静电容量)一览

陶瓷电容器的性能和使用电路介绍

2010年10月完成了如图1所示新材料的商品化。另外,关于能够获得的最大静电容量,引线型或金属端子型,由于两个电容叠加式产品的商品化,能够实现额定电压DC250V的产品为2µF (=1µF&TImes;2) 、DC450V的产品为1.1µF (=0.56µF&TImes;2) 、DC630V的产品为0.54µF (=0.27µF&TImes;2)。 此外,新材料陶瓷电容器的温度特性是X7T(传统材料为X7R)。

LED球泡灯的一般电源电路图如图1所示。

陶瓷电容器的性能和使用电路介绍

图1:电源电路图

新材料商品的性能如前页所示,概要如下:

1. 确保了比传统产品更高的有效电容值。

2. 允许功率大,纹波电流耐量大。

像LED球泡灯这样的小功率电源除了噪声对策还可能作为平滑功能使用,于是形成了如图1的C4和C5这样的最合适的设计。

具体的电容值的选定,面向日本市场的产品:输入电压为AC100V时,整流电路的上下电位差是140Vo-p (=100&TImes;√2),所以额定电压为DC250V的产品可选择的最大电容值为2µF。同样的,面向全球市场的产品:输入电压为AC240V时,上下电位差为340Vo-p (=240×√2),额定电压为DC450V的产品可选择的最大电容值为1.1µF,额定电压为DC630V的产品可选择的最大电容值为0.54µF。

另外,LED球泡灯之外,为了改善LED照明设备的谐波和功率因数,整流电路后加上PFC(功率因数改善)电路的情况也是有的。因为新材料产品和传统的产品品相比,损失较小,因此可作为高频纹波电流耐量也十分出色的PFC输入电容器来使用。

此外,其他的C1.C2等等可使用的电容如表2所示。

表2:其他电路的电容

陶瓷电容器的性能和使用电路介绍

结语

新材料的电容器是以低损耗、高容量为目标,进行了材料的开发及商品化。其在电路上的用途除了噪音对策以外,研发出了最适合用于平滑用途的产品。今后我们除了提供必要的技术数据外(允许纹波电流数据等),更会提供更多方便大家使用的信息。

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( 发表人:黄飞燕 )

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