電子設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(二):電容
五、電容器參數(shù)的基本公式
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/283157.htm1、容量(法拉)
英制: C = ( 0.224 × K · A) / TD
公制: C = ( 0.0884 × K · A) / TD
2、電容器中存儲(chǔ)的能量
E = CV^2/2
3、電容器的線性充電量
I = C (dV/dt)
4、電容的總阻抗(歐姆)
Z = √ [ RS^2 + (XC – XL)^2 ]
5、容性電抗(歐姆)
XC = 1/(2πfC)
6、相位角 Ф
理想電容器:超前當(dāng)前電壓 90度
理想電感器:滯后當(dāng)前電壓 90度
理想電阻器:與當(dāng)前電壓的相位相同
7、耗散系數(shù) (%)
D.F. = tan δ (損耗角)
= ESR / Xc
= (2πfC)(ESR)
8、品質(zhì)因素
Q = cotan δ = 1/ DF
9、等效串聯(lián)電阻ESR(歐姆)
ESR = (DF) Xc = DF/ 2πfC
10、功率消耗
Power Loss = (2πfCV2) (DF)
11、功率因數(shù)
PF = sin δ (loss angle) – cos Ф (相位角)
12、均方根
rms = 0.707 × Vp
13、千伏安KVA (千瓦)
KVA = 2πfCV^2 × 10^(-3)
14、電容器的溫度系數(shù)
T.C. = [ (Ct – C25) / C25 (Tt – 25) ] × 10^6
15、容量損耗(%)
CD = [ (C1 – C2) / C1 ] × 100
16、陶瓷電容的可靠性
L0 / Lt = (Vt / V0) X (Tt / T0)Y
17、串聯(lián)時(shí)的容值
n 個(gè)電容串聯(lián):1/CT = 1/C1 + 1/C2 + … + 1/Cn
兩個(gè)電容串聯(lián):CT = C1 · C2 / (C1 + C2)
18、并聯(lián)時(shí)的容值
CT = C1 + C2 + … + Cn
19、重復(fù)次數(shù)(Againg Rate)
A.R. = % ΔC / decade of time
上述公式中的符號(hào)說明如下:
K = 介電常數(shù)
A = 面積
TD = 絕緣層厚度
V = 電壓
t = 時(shí)間
RS = 串聯(lián)電阻
f = 頻率
L = 電感感性系數(shù)
δ = 損耗角
Ф = 相位角
L0 = 使用壽命
Lt = 試驗(yàn)壽命
Vt = 測試電壓
V0 = 工作電壓
Tt = 測試溫度
T0 = 工作溫度
X , Y = 電壓與溫度的效應(yīng)指數(shù)。
六、 電解電容的電參數(shù)
這里的電解電容器主要指鋁電解電容器,其基本的電參數(shù)包括下列五點(diǎn):
1、電容值
電解電容器的容值,取決于在交流電壓下工作時(shí)所呈現(xiàn)的阻抗。因此容值,也就是交流電容值,隨著工作頻率、電壓以及測量方法的變化而變化。在標(biāo)準(zhǔn)JISC 5102 規(guī)定:鋁電解電容的電容量的測量條件是在頻率為 120Hz,最大交
流電壓為 0.5Vrms,DC bias 電壓為1.5 ~ 2.0V 的條件下進(jìn)行??梢詳嘌?,鋁電解電容器的容量隨頻率的增加而減小。
2、損耗角正切值 Tan δ
在電容器的等效電路中,串聯(lián)等效電阻 ESR 同容抗 1/ωC 之比稱之為 Tan δ, 這里的 ESR 是在 120Hz 下計(jì)算獲得的值。顯然,Tan δ 隨著測量頻率的增加而變大,隨測量溫度的下降而增大。
3、阻抗 Z
在特定的頻率下,阻礙交流電流通過的電阻即為所謂的阻抗(Z)。它與電容等效電路中的電容值、電感值密切相關(guān),且與 ESR 也有關(guān)系。
Z = √ [ESR^2 + (XL - XC)^2 ]
式中,XC = 1 / ωC = 1 / 2πfC
XL = ωL = 2πfL
電容的容抗(XC)在低頻率范圍內(nèi)隨著頻率的增加逐步減小,頻率繼續(xù)增加達(dá)到中頻范圍時(shí)電抗(XL)降至 ESR 的值。當(dāng)頻率達(dá)到高頻范圍時(shí)感抗(XL)變?yōu)橹鲗?dǎo),所以阻抗是隨著頻率的增加而增加。
4、漏電流
電容器的介質(zhì)對直流電流具有很大的阻礙作用。然而,由于鋁氧化膜介質(zhì)上浸有電解液,在施加電壓時(shí),重新形成的以及修復(fù)氧化膜的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一種很小的稱之為漏電流的電流。通常,漏電流會(huì)隨著溫度和電壓的升高而增大。
5、紋波電流和紋波電壓
在一些資料中將此二者稱做“漣波電流”和“漣波電壓”,其實(shí)就是 ripple current,ripple voltage。 含義即為電容器所能耐受紋波電流/電壓值。 它們和ESR 之間的關(guān)系密切,可以用下面的式子表示:
Urms = Irms × R
式中,Vrms 表示紋波電壓,Irms 表示紋波電流,R 表示電容的ESR
由上可見,當(dāng)紋波電流增大的時(shí)候,即使在 ESR 保持不變的情況下,漣波電壓也會(huì)成倍提高。換言之,當(dāng)紋波電壓增大時(shí),紋波電流也隨之增大,這也是要求電容具備更低 ESR 值的原因。疊加入紋波電流后,由于電容內(nèi)部的等效串連電阻(ESR)引起發(fā)熱,從而影響到電容器的使用壽命。一般的,紋波電流與頻率成正比,因此低頻時(shí)紋波電流也比較低。
七、電容器容量標(biāo)示
1、 直標(biāo)法
用數(shù)字和單位符號(hào)直接標(biāo)出。如01uF 表示0.01 微法,有些電容用“R”表
示小數(shù)點(diǎn),如R56 表示0.56 微法。
2、 文字符號(hào)法
用數(shù)字和文字符號(hào)有規(guī)律的組合來表示容量。如p10 表示0.1pF,1p0 表示
1pF,6P8 表示6.8pF, 2u2 表示2.2uF
3、 色標(biāo)法
用色環(huán)或色點(diǎn)表示電容器的主要參數(shù)。電容器的色標(biāo)法與電阻相同。
電容器偏差標(biāo)志符號(hào):+100%-0--H、+100%-10%--R、+50%-10%--T、+30%-10%--Q、+50%-20%--S、+80%-20%--Z。
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