0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

如何为汽车电子应用选择可靠的电容器

Vishay威世科技 来源:Vishay威世科技 作者:Andrew Wilson 2022-05-12 17:35 次阅读

想要为当今的汽车电子应用选择可靠的电容器,需要了解各电容器的性能特点以及不同应用中的工作条件。与数据手册中的规格参数相比,应用中的工作环境对实际电路性能构成的影响很大,因此其对于最佳性价比解决方案的制定至关重要。

电容介质的容量与电压范围

图1展示了常用电容介质典型容量和电压范围,往往有几种重叠选择。

59468620-d1d6-11ec-bce3-dac502259ad0.jpg

图1:电容图解

虽然容量和电压通常是器件选择的主要参数,但还有许多其他参数有助于做出最佳选择。如图2所示,可见四种基本电容器的典型介电常数 (K) 和介电强度值。低 K 值和低介电强度组合(如聚酯膜电容器)导致体积效率低。不过,由于损耗非常低,电气特性非常稳定且成本低,这些体积较大的器件仍得到广泛认可。

5960d28c-d1d6-11ec-bce3-dac502259ad0.jpg

图2

工作状态下,电容器等效串联电阻 (ESR) 是阻抗的实部,代表等效电路中电容器的损耗。这些参数值随温度、频率和介质类型而变化。绝缘电阻 (IR) 决定电容器给所施加电压下电容通过的直流 (DC) 漏电流的大小,而静电 (薄膜和陶瓷) 电容器的漏电流通常要低得多。直流漏电流随温度和施加电压的大小而变化,感抗与电极类型有关。

电容器的重要参数

图3展示了电容器的重要关系:容抗、耗散因数、感抗和阻抗。阻值非常高的电阻用来模拟绝缘电阻。方便起见,推导总阻抗 (Z) 时可以忽略。

59a3577e-d1d6-11ec-bce3-dac502259ad0.jpg

图3

阻抗是确定电容器对输入信号影响的重要指标。充/放电循环中,低 ESR 对实现高效、低热损和可靠性至关重要。容抗 (XC) 和感抗 (XL) 表示储能容量和电容器产生的感应磁场。特别注意的是,当 XC 和 XL 相等时,达到器件谐振频率。这一点在选择去耦电容消除直流信号中的交流成分噪声时很重要。

为了有效消除直流链路中的交流信号成分,应选择谐振频率接近所要去除的交流噪声频率的电容器,以实现电小阻抗和电大去耦接地。

车载应用类型通常分为动力控制 (ECU 和传动) 和安全舒适控制 (如安全气囊和温控),在考虑关键性能、可靠性和准确性时,应用类型很重要。另一个主要区别是车内位置和由此产生的工作条件。发动机舱应用可能接触或浸没在盐雾、水、燃油/机油中,工作温度达到 125 °C甚至更高,振动力可以达到 15 g,频率最高可达 200 Hz。这些情况与座舱有很大不同。

事实上,另一种高容量技术 (双层电容器 EDLC) 由于受工作温度极限 (85 °C) 影响,仅限于座舱应用,如电子电源备份。

不同电容器的特点和应用

一般来说,电解电容器 (钽、铝和 EDLC) 容量高,但有极性,而静电电容器 (聚酯膜和陶瓷) 无极性,通常 ESR 和阻抗非常低。

电解电容器

钽器件建议采取电压降额使用,固钽电容电压降额 50 %,聚合物和液钽轴向电容电压降额 80 %,以保证可靠性。为达到高容量器件往往需要具备的极低 ESR,电容器需要进行浪涌测试/筛选。电压降额情况下,典型故障率为 5 FIT (每工作十亿小时出现一次故障) 到 15 FIT,它们的电气特性随时间和温度的变化非常稳定。

高容量是铝电解电容的主要特点;不过,温度对器件性能有很大影响,不同产品系列工作温度分别有 85 °C、105 °C、125 °C 和 150 °C。整个额定温度和纹波电流范围内,器件正常磨损使用寿命达 10,000 小时,因此不需要进行电流筛选。可以通过降低任意一个参数来延长使用寿命。

静电电容器

陶瓷电容器不必为保证可靠性采取电压降额,但必须考虑容量的电压系数,因为在达到或接近额定电压下工作时,电容器可能失去高达 40% 的容量。典型故障率低于 1 FIT,某些范围内可在 150 °C条件下轻松工作。故障模式为短路或参数漂移。

最后,聚酯薄膜电容额定温度通常为 105 °C,尽管 PPS 器件工作温度可达 125 °C (PET) 甚至 150 °C (PEN)。不必采取电压降额,典型故障率约为 5 FIT,但表面贴装产品有限。

这些特点的重要程度取决于应用和所需体积大小、成本及制造工艺。不过,在考虑实际电路功能时,这些特点的确可以用于一般技术选择。

电源滤波需要高容量、低 ESR、耐高温,适合采用钽、铝和部分陶瓷电容。大容量储能要求高容量和低 ESR,以满足快速放电和脉冲应用需求,对此,钽、铝以及部分聚酯薄膜电容被广泛采用。调谐和时钟电路要求容量在温度和频率范围内非常稳定,并且必须在热循环下可重复。

这方面,I 类 (C0G / NP0 和高 Q 值) 陶瓷和聚酯薄膜电容通常是最好的解决方案。去耦/旁路功能要求 ESR 非常低,并具有良好阻抗 (Z) 性能。陶瓷、聚酯薄膜和一些专门设计的钽聚合物器件是这种应用的理想选择。用于 EMI / RFI 过滤的 X / Y 级安规电容需要具备高电压和脉冲性能,这方面只能使用薄膜和陶瓷电容器。

总之,选择电容器是一个多维度考量过程。每种电容器都有各自的电气特性、性能弱点以及机械特性和经济方面的考虑因素。其中每一项的重要性取决于应用、环境条件和实际电路功能。由于可供选择的电容器很多,因此参考每个制造商的技术规格选择适用电容器至关重要。

作者介绍:Andrew Wilson

Andrew Wilson现任Vishay钽电容器部产品营销高级经理。此前,他曾先后担任TTI公司地区业务拓展经理、森萨塔科技 (Sensata Technologies) 市场部经理,以及欧司朗 (Osram) 北美OEM元件部主管营销经理。Andrew是一位资深机械工程师,拥有两项专利和丰富的电子封装集成经验,获得温特沃斯理工学院学士学位和东北大学MBA学位。

作者介绍:Florian Weyland

Florian Weyland现任Vishay陶瓷电容器产品营销经理。他是德国陶瓷协会会员,曾荣获Hans-Walter-Hennicke奖,并获得2017年美国冬季研讨会补助金。Weyland先生拥有德国达姆施塔特工业大学博士学位。

原文标题:为汽车电子选电容器,这些选型知识必不可少!

文章出处:【微信公众号:Vishay威世科技】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

审核编辑:汤梓红

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 电容器
    +关注

    关注

    63

    文章

    5695

    浏览量

    96492
  • Vishay
    +关注

    关注

    20

    文章

    838

    浏览量

    115527
  • 汽车电子
    +关注

    关注

    2997

    文章

    7384

    浏览量

    161257

原文标题:为汽车电子选电容器,这些选型知识必不可少!

文章出处:【微信号:Vishay威世科技,微信公众号:Vishay威世科技】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    双电层电容器和赝电容器的区别

    双电层电容器和赝电容器的区别  双电层电容器和赝电容器是目前广泛应用于能量存储领域的两类电容器。它们的区别主要在于电荷的存储机制、能量密度、
    的头像 发表于 03-05 15:48 279次阅读

    电容器的作用及原理 电容器的功率是属于什么功率

    电容器是一种被广泛应用于电子电路中的被动元件。它具有存储电荷和能量的特性,可以在电子电路中起到多种作用。本文将详细介绍电容器的作用及其工作原理,并探讨
    的头像 发表于 02-14 17:35 3081次阅读

    如何选择并运用电容器来确保电动汽车充电器的高效性、可靠性和可持续性

    ,在一些设计中,超级电容器要结合电池储能和太阳能逆变器一起使用。由于电动汽车充电器通常位于户外或其他恶劣环境中,设计人员面临的挑战首先是确定电容器的性能特征,然后是选择适当的
    的头像 发表于 02-13 16:53 624次阅读
    如何<b class='flag-5'>选择</b>并运用<b class='flag-5'>电容器</b>来确保电动<b class='flag-5'>汽车</b>充电器的高效性、<b class='flag-5'>可靠</b>性和可持续性

    超级电容器与传统电容器的区别 影响超级电容器性能的因素

    超级电容器与传统电容器的区别 影响超级电容器性能的因素 在现代电子技术和能量储存领域,超级电容器(也称为超级
    的头像 发表于 02-02 10:28 281次阅读

    电力电容器电压等级选择

    电力电容器是用于改善电力系统的功率因数和电压稳定性的重要设备。不同的电容器电压等级适用于不同的电力系统,正确选择电容器电压等级对于确保电力系统的正常运行非常重要。那么,该如何
    的头像 发表于 12-04 14:06 433次阅读
    电力<b class='flag-5'>电容器</b>电压等级<b class='flag-5'>选择</b>

    电容器的入门学习教程

    /类型,丰富的TDK电容器产品阵容,TDK的积层陶瓷贴片电容器技术,支撑小型化、大容量化的基础技术,电子产品与电容器(①数字电视,电子产品与
    发表于 09-26 06:14

    如何对电容器放电?电容器为什么需要放电?

    如何对电容器放电?电容器为什么需要放电?  电容器是一种储存电荷的电子元件,可以储存和释放电能。在很多电路中,电容器扮演着储存能量、平滑信号
    的头像 发表于 09-14 16:41 3307次阅读

    超级电容器与传统电容器的区别

    超级电容器与传统电容器的区别 随着电子技术的不断发展,电容器作为其中最基本的电子元件之一,也逐渐得到了广泛的应用。而在
    的头像 发表于 09-08 11:41 3339次阅读

    如何选电容器的大小

    如何选电容器的大小 电容器电子电路中必不可少的元器件之一,常用于电源滤波、信号耦合、去直流、激励等方面。要选择合适的电容器大小,需要考虑多
    的头像 发表于 09-08 11:28 3560次阅读

    并联电容器和串联电容器的作用

    并联电容器和串联电容器的作用 电容器是一种存储电荷的器件。它的工作原理是在两个电极之间建立电荷。电荷的大小取决于电极之间的电压和电容器电容
    的头像 发表于 09-04 14:21 2437次阅读

    串联电容器和并联电容器的区别

    串联电容器和并联电容器的区别 电容器是电路中常用的一种电子元器件。它能在电路中存储电荷并释放电荷,实现对电路中电压和电流的调节。根据电容器
    的头像 发表于 09-04 14:21 4034次阅读

    如何串联电容器?为什么串联电容器的电荷都相同呢?

    电容器电子电路中的标准组件。电路中实际使用不同的电容器组合。本文介绍电容器的串联和并联组合。
    的头像 发表于 09-04 11:44 3359次阅读
    如何串联<b class='flag-5'>电容器</b>?为什么串联<b class='flag-5'>电容器</b>的电荷都相同呢?

    如何选择超级电容器型号,超级电容器的选购技巧

    超级电容器是一种性能介于常规电容器和二次电池之间的新型储能元件,具有功率密度高、免维护、寿命长等优异性能。本文将详细介绍超级电容器的优势以及选购超级电容器时需要考虑的参数和技巧。
    的头像 发表于 07-19 11:05 926次阅读

    什么是纸电容器

    区别是选择的电介质是纸质的。纸电容又称固定电容,其中纸用作电介质,它以电场的形式储存能量。这种电容器在电源线频率下以1nF至1uF的电容值使
    的头像 发表于 05-22 15:55 965次阅读
    什么是纸<b class='flag-5'>电容器</b>?

    解读Ⅰ类陶瓷电容器与Ⅱ类陶瓷电容器

    陶瓷电容器也称为瓷介电容器或独石电容器。顾名思义,瓷介电容器是一种材料为陶瓷的电容器。根据陶瓷材料的不同,可分为两种:低频陶瓷
    的头像 发表于 04-27 10:15 704次阅读