影響固態電容器的工作頻率及環境溫度的因素

一般情況下電解電容器最適宜在工頻條件下做電源的濾波、或在低頻電路中做旁路、或級間耦合而且電路阻抗愈低愈可靠,固態電容器工作時,相當於一個電解槽,其中一個電極是電解液、由於電解液的電阻比一般金屬電極高得多,因此,固態電容器的串聯等效電阻較大在直流或低頻率條件下,等效串聯電阻RS和等效電感L與實際電容器的介質絕緣電阻尺RP相比可以忽略不計而隨著頻率的升高。這樣就會導致影響固態電容器的工作頻率及環境溫度。

影響固態電容器的工作頻率及環境溫度的因素

   固態電容器由於容量大,可作為低頻通路,其容量應大於高頻電容器容量的100倍以上由於電容器的大多數特性都在某種程度上受到頻率的影響,所以要求使用頻率應在諧振頻率的1/2以上使用頻率過高不僅會損耗電路中的大量能量而且可造成電容器內芯發熱,從而影響電容器的可靠性一般電解電容器應工作在10 kHz以下如果使用頻率超過10 kHz,有效容量將迅速下降。


   直到電容阻抗變成純電阻一般在100 Hz~100kHz範圍內,其容量隨頻率的變化,固體鉭電容器的頻率特性優於液體鉭電容器,而液體鉭電容器則在1 kHz~3 kHz範圍內,其容量隨頻率變化的下降幅度為6%,當頻率增加10 kHz以上時,下降幅度將高達65%左右這主要是由介質材料性質所決定的如果電解電容器不能滿足使用要求,可以採用四線電解電容器或其它介質的電容器。


   在相同電壓情況下,固態電容器的漏電流及損耗隨溫度的升高而變大,當溫度從室溫25℃上升到85℃時,漏電流通常將增大3倍電容器的漏電流及損耗是造成電容器發熱的主要原因,所以降低電容器的使用環境溫度,是延長電容器使用壽命,提高可靠性的有利措施。


   一般可按此溫度降額要求進行設計鋁電解電容器應降低額定溫度20~40℃;固體鉭電容器可降低額定溫度15~25℃;液體鉭電容器應降低額定溫度15~30℃鋁電解電容器由於在負溫下的損耗會急劇上升,所以一般額定溫度為-20℃。


   固態電容器等效串聯電阻RS和等效電感L都會隨著增大等效串聯電阻RS增大是由於"集膚效應"引起的等效電感L是與頻率成正比的磁場引起的一般情況下,頻率增加時,容抗XC的值減小,而感抗XL則增加,這表明(XC-XL)2將隨頻率的增加而減小,當頻率增加到某個頻率點(XC-XL)2=0時,阻抗Z=RS,此時電容器將出現諧振,這是電容器對電路呈現純電阻時的諧振點當頻率高於電容器諧振點時,固態電容器實際上已變成一個電感而起不到電容器的作用了。


   所以要求一般固態電容器的使用頻率不應超過20 kHz由於大多數材料的介電常數在頻率的影響下,其容量隨頻率的提高會大幅度下降故當使用頻率超過20 kHz時,其所允許的交流分量已很小,固態電容器的容量損失非常嚴重,此時一般可選擇一隻高頻瓷介或雲母電容器與之並聯來作為高頻通路。


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