四個對比 搞清薄膜電容關鍵特性
發布時間:2023-03-16 來源:DigiKey 責任編輯:wenwei
【導讀】多年來,薄膜電容一直用作EMI濾波器中的X和Y 電容,並大量應用在工業和消費者應用中。了解不同材料薄膜電容特性,有助於更快地找到合適的薄膜電容。
由於薄膜電容以下特點,輸入濾波電路中經常會用到薄膜電容:
01 薄膜電容對比其他類型的電容的優勢
1. 更低的寄生效應,
2. 在溫度和頻率上表現出非常穩定
3. 耐高紋波電流能力
4. 自修複特性
圖 1 薄膜電容結構(圖片來源於Yageo的R46係列 的數據手冊)
當有強製性的特殊安全要求時,該特性保證了整個產品工藝鏈的高可靠性。其他技術雖然也可以製造可靠的電容。但在製造後,如在PCB或(huo)設(she)備(bei)安(an)裝(zhuang)過(guo)程(cheng)中(zhong),可(ke)能(neng)會(hui)出(chu)現(xian)其(qi)他(ta)問(wen)題(ti)。此(ci)外(wai),薄(bo)膜(mo)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)故(gu)障(zhang)模(mo)式(shi)是(shi)容(rong)值(zhi)下(xia)降(jiang)或(huo)開(kai)路(lu)模(mo)式(shi),這(zhe)使(shi)得(de)它(ta)們(men)非(fei)常(chang)適(shi)合(he)需(xu)要(yao)安(an)全(quan)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)的(de)場(chang)合(he)。
然ran而er,不bu同tong電dian介jie質zhi材cai料liao的de薄bo膜mo電dian容rong的de特te性xing,也ye會hui有you所suo不bu同tong。比bi較jiao全quan麵mian不bu同tong介jie質zhi類lei型xing的de薄bo膜mo電dian容rong,其qi耐nai溫wen表biao現xian以yi及ji高gao頻pin應ying用yong下xia的de表biao現xian都dou不bu一yi樣yang。了le解jie每mei種zhong薄bo膜mo材cai料liao的de優you缺que點dian,才cai能neng更geng好hao地di找zhao到dao適shi合he項xiang目mu的de薄bo膜mo電dian容rong。
02 薄膜電容四種常見電介質材料對比
薄膜電容,常見的4種電介質材料:
03 Digi-Key介電材料選擇
在Digi-Key網站,可以根據產品的介電材料來選擇合適的薄膜電容
● Digi-Key薄膜電容(直插封裝)
● Digi-Key薄膜電容(貼片封裝)
1 四種電介質材料特性對比:
(資料來源於Yageo)
2 四種電介質材料屬性數對比:
(資料來源於Yageo)
根據這個表格,可能會發現PET或許是電壓、溫度和介電常數最佳組合的材料。同時PET也是最常見的薄膜電容介電材料,耐高低溫,我們也稱他們為滌綸電容(Polyester Capacitor)
3 容值隨溫度頻率的變化:
薄膜電容的容值受溫度的影響。根據用作電介質的塑料膜的類型,容值得變化率會有所不同。
使用PPS,容值幾乎不會發生變化。
對於PET,這種變化的特征是正溫度係數,
而對於PP,則是負溫度係數。
圖 3 不同材料薄膜電容,容值隨溫度頻率變化 (圖片來源於TDK)
也有複合電容器使用具有相反熱係數的材料組合來穩定電容。電容也會根據頻率而變化,如下圖所示。PPS的一個特點是它的熱特性和頻率特性都很好。
4 tanδ隨溫度頻率的變化:
tanδ反應的是電容電介質內單位體積中能量損耗的大小,tanδ越小,說明薄膜電容的品質越好。
如何計算tanδ
電容等效串聯電阻(ESR)是一個很重要的參數, 我們可以通過物料損耗角(δ)的相關信息來計算ESR值。
電容的總複阻抗在實-複數平麵上表示為實數分量(ESR)和複數(無功)分量的矢量和,用以表示“理想”電容(ESR等元素在所有實際分量中均混合使用)。總阻抗與其複數分量之間的角稱為“損耗角” (即tanδ ),該數值用於概括電容總阻抗的理想和非理想分量之間的比值。
根據tanδ,我們可以通過下麵公式計算出計算電容ESR。
更多內容參考:通過tan δ計算電容ESR
tanδ隨溫度頻率的變化
tanδ傾向於隨著頻率增加而增加, 但隨著溫度增加對於PP材質薄膜電容最不明顯。
圖 4 不同材料薄膜電容,tanδ隨溫度頻率變化 (圖片來源於TDK)
因此,PP材質薄膜電容適用於大電流應用。
小貼士:薄膜電容使用時的注意事項-額定電壓
額e定ding電dian壓ya即ji恒heng定ding基ji礎chu上shang施shi加jia到dao電dian容rong器qi的de最zui大da電dian壓ya。額e定ding電dian壓ya可ke用yong於yu直zhi流liu和he交jiao流liu。對dui於yu薄bo膜mo電dian容rong,直zhi流liu和he交jiao流liu額e定ding電dian壓ya通tong常chang在zai幾ji十shi到dao幾ji百bai伏fu的de範fan圍wei內nei。用yong於yu電dian力li係xi統tong的de高gao壓ya類lei型xing的de交jiao流liu電dian壓ya額e定ding值zhi可ke以yi到dao幾ji千qian伏fu或huo更geng高gao。
jiaoliuedingzhishijiadingjinyongyuchulijiaoliudianliudedianluzhongdedianrongdianya。dangyongyujiaoliushi,ruguoshijiadedianyachaoguoyidingshuiping,zehuifashengdianyunfangdian。chixudianyunfangdiankenengdaozhijueyuanjichuan。youyuedingdianyayousuiwendushenggaoerxiajiangdequshi,yincibixuxuanzejuyouyuliangdedianrong。
我們以R74係列舉例:
在R74數據手冊中,我們可以看到,當溫度超過85度時,額定電壓每升一度,建議降低1.25%
高頻電流或紋波電流會導致薄膜電容的自發熱。通常溫升可能會保持在5至10°C之間,但必須注意環境溫度加上自加熱溫度不得超過電容器的使用範圍。
5 最後總結一下:
多年來,薄膜電容一直用作EMI濾波器中的X和Y 電容,並大量應用在工業和消費者應用中。了解不同材料薄膜電容特性,有助於更快地找到合適的薄膜電容。
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