新聞中心

EEPW首頁 > 元件/連接器 > 設計應用 > 選擇支持可靠汽車應用的電容器

選擇支持可靠汽車應用的電容器

——
作者:威世科技 Dave Richardson 時間:2006-10-20 來源:世界電子報 收藏

為今天的產(chǎn)品選擇最可靠的,設計師需要仔細分析大量的器件參數(shù)和性能特點。接下來是考慮這些器件的工作環(huán)境以及特定目標應用。本文探討了四種主要電介質(zhì)的特點 鉭、鋁電解、聚脂膜以及陶瓷。本文還介紹了、以及影響選擇的其他因素。

對于各種電容器電介質(zhì),需要注意到的第一點是,每一種電容器電介質(zhì)都有典型的電容和電壓范圍(見圖1)。但是,對于需要電容值約在0.1 F到10 F之間并且電壓小于50V的應用,我們有若干選擇。為了搞清楚不同類型電容器的性能特點,需要運用電容器的一些基礎知識。

每種電容器的電容值都可以運用同一個方程式來確定:C=(K x A)/t。每種電容器電介質(zhì)類型的電介質(zhì)常數(shù)(K)是固定的。因此,對于給定的電容器電介質(zhì)類型,電容量直接與電容器通電板表面面積(A)相關(guān),并且與電介質(zhì)厚度(t)成反比。電介質(zhì)厚度還決定著電容器的耐壓能力(額定電壓)。

圖2展示了這四種基本電容器的電介質(zhì)常數(shù)和電介質(zhì)強度(耐受電壓)值。正如我們所看到的那樣,當K值與電介質(zhì)擊穿強度都較低時(如聚脂膜電容器),結(jié)果將是較低的容積效率。但是,尺寸只是給定電容器類型的一個特征。例如,膜電容器的體積相當大,但卻有極高的效率和穩(wěn)定的電介質(zhì)特點,從而彌補了體積較大的劣勢。

圖3是電容器的工作原理圖。等效串聯(lián)電阻(ESR)是阻抗的主要部分,代表了電容器中的損耗。ESR值因溫度、頻率和電介質(zhì)類型而異。絕緣電阻(IR)決定著在給定施加電壓下電容器的直流漏電壓。漏電流因溫度和施加電壓的大小而異。膜/陶瓷(靜電)電容器的漏電電流通常比鉭、鋁(電解)電容器要低得多。

汽車應用中有各種類型和風格的電容器,但發(fā)展趨勢是集成了更多功能的更復雜的電容器。盡管汽車行業(yè)應用了許多帶有引線的器件,但是老式電路板正被表面封裝元器件技術(shù)快速取代。

根據(jù)最常用的分類標準,電容器可分為兩種基本構(gòu)造類型。它們是靜電(膜/陶瓷)以及電解(鉭、鋁)電容器。通常,靜電電容器呈現(xiàn)非常低的ESR和阻抗,屬于非極性器件。這意味著它們可以大批量組裝并高速插入印刷電路板。電解電容器通常提供更高的電容值,但不是極性產(chǎn)品,因此必須以正確方向安裝到板上。表1概括了這些電容器的基本特征。

但是,每一種電容器都有其獨特的特征,即使在某一種電容器中,是否適合于給定應用還將取決于特定的電介質(zhì)。例如,鉭電容器沒有磨損機構(gòu),特別適用于需要長壽命和高穩(wěn)度的應用。運行溫度每降低10℃,鋁電容器的工作壽命將增加一倍,但是重要的是使它們遠離洗滌劑。陶瓷電容器不需要浪涌電流抑制,但是需要針對高額定電壓的器件實施高溫點屏蔽。膜/箔電容器特別適用于高電流應用。金屬化電容器擁有自我恢復功能,可以改善可靠性。

圖4對擁有相似電容值的鉭電容器和陶瓷電容器的ESR和Z值進行了比較。


電容值隨溫度的變化而變化。這就是所謂的(TCC)。圖5展示了鉭和X7R陶瓷材料的比較。圖6展示了鉭和Y5V陶瓷的比較。在要求全溫度范圍內(nèi)保持最低電容值的電路中,設計時必須考慮TCC。

對于陶瓷電容器來說,電容器的電壓也影響電容值(電介質(zhì)上的電場強度改變材料的有效電介質(zhì)常數(shù)K)。正如從圖6中看到的那樣,這對于穩(wěn)定的電介質(zhì)(如NP0)或施加電壓低于額定電壓時,這不是一個問題。這種特性被稱為(VCC)。圖7顯示了不同類型陶瓷材料的

面。應用可能需要最小電容值或非常低的ESR。另外,還必須考慮電容器的成本和尺寸以及封裝類型。壽命末期的可靠性問題也很重要。每種電容器都有其特定的屬性。這些屬性決定著哪類電容器適合哪類應用。


評論


相關(guān)推薦

技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉