关于电容

关于电容

电容的参数

当我们谈论电容器的参数时,我们会发现其中一些参数与电阻器的参数有着相似的定义,例如额定电压、温度系数。为了避免赘述,在这篇文章中,我们将专注介绍除了常见的容值之外电容器独有的参数。

额定纹波电流

纹波电流或电压是指的电流中的高次谐波成分,会带来电流或电压幅值的变化,可能导致击穿,由于是交流成分,会在电容上发生耗散,如果电流的纹波成分过大,超过了电容的最大容许纹波电流,会导致电容烧毁。

漏电流

电容介质不可能绝对不导电,对电容器施加额定直流工作电压将观察到充电电流的变化开始很大,随着时间而下降,到某一终值时达到较稳定状态这一终值电流称为漏电流。若漏电流太大,电容器就会发热损坏。

除电解电容外,其他电容器的漏电流是极小的,故用绝缘电阻参数来表示其绝缘性能;而电解电容因漏电较大,故用漏电流表示其绝缘性能(与容量成正比)。

绝缘电阻

直流电压加在电容上,产生漏电流,两者之比称为绝缘电阻(即电容器两极间的电阻值)。这个参数与电容器的工作稳定性和长期可靠性密切相关。

绝缘电阻越大越好,漏电流也比较小。一般来说电解电容的绝缘电阻相对其他电容要小

损耗

在电场作用下,在单位时间内因发热所消耗的能量称做损耗。通常损耗也会用损耗正切值(Tan δ)来表示。

损耗正切值Tan δ:在某一频率下,电容器的有效损耗功率与无功损耗功率的比值。损耗正切值越大,电容器的损耗也就越大。

损耗较大的电容器不适合在高频环境下工作,因为损耗大,发热量大,会导致高温损坏的后果。

ESR和ESL

理想电容器只会储存及释放能量,不会消耗能量。不过实际的电容器都有一些杂质,而电容器的材料本身也会有电阻,这些会标示为等效串联电阻(ESR)。

和ESR类似的,电容器的导线也会产生等效串联电感(ESL),一般只在相对高频时才比较有影响。

img

极性

一些电容器是极性的,必须按照正负极性连接到电路中,而另一些则是非极性的,可以在任意方向连接。

由于极性电容具有明确的正负极之分,因此在使用时必须正确连接极性。如果极性连接错误,就会发生“电解液干化”现象,导致电容器失效,并有可能引起火灾、爆炸等严重后果。

因为其内部材料和构造的关系,有极性电容(如铝电解)容量可以做的很大,但其高频特性不好,故适合用于电源滤波等场合,但也有高频特性好的有极性电容——钽电解,它价格比较高;

无极性电容体积小,价格低,高频特性好,但它不适合做大容量。像瓷片电容、独石电容、聚乙烯(CBB)电容等都是,瓷片电容一般用在高频滤波、震荡电路中比较多。

其他

  • 电容量的老化:有些电容的电容量会随着器件老化而下降。针对陶瓷电容而言,电容量的下降是因为介电质的劣化而造成。电解电容会随着电解液的蒸发而老化,和陶瓷电容不同,其老化主要是器件寿命的末期出现。
  • 频率特性:指电容的电参数随着频率的变化而变化的特性。随着频率的上升,电容器的电容量呈现下降的规律
    在谐振频率以下时,表现为容性。当超过其谐振频率时,表现为感性。
  • 和电阻类似的温度系数,容差(精度)、额定电压、封装等等。

电容分类

分类

详情可见电容器类型 - Wikiwand的“General characteristics-Classification(一般特征-分类)”,“Types and styles(类型和样式)”和“Comparison of types(类型比较)”三节,十分详细,内容包含不同类型电容器的特点、应用和缺点。

在参数上的体现

不同类型的电容在其参数上有一些显著的区别。以下是一些常见的电容参数,以及它们如何反映电容器种类的不同:

  1. 电容量:
    • 固定电容器通常有固定的电容量,而可变电容器可以调节其电容量。
    • 电解电容器的电容量通常较大,而陶瓷电容器和塑料薄膜电容器的电容量较小。
  2. 电压额定值:
    • 电解电容器通常具有较高的电压额定值。
    • 陶瓷电容器和塑料薄膜电容器的电压额定值可能较低。
  3. 温度系数:
    • 陶瓷电容器通常具有较低的温度系数,而电解电容器的温度系数可能较高。
  4. ESR:
    • 陶瓷电容器和塑料薄膜电容器通常具有较低的ESR,而电解电容器的ESR可能较高。
  5. 频率响应:
    • 陶瓷电容器通常在高频下具有较好的性能,而电解电容器的高频响应可能较差。
  6. 寿命和稳定性:
    • 电解电容器寿命相对较短,而其他类型的电容器(如陶瓷电容器、塑料薄膜电容器)寿命较长。
    • 电解电容器可能随时间而漏电,而其他类型的电容器通常稳定性更好。
  7. 极性:
    • 低于1μF的低值电容大多数是无极性之分的,但是具有1μF或更大电容值的电容几乎都是有正负极之分的。
    • 最常用有极性电容就是电解电容,钽电容也是有极性电容。

参考文献

  1. 漏电流_百度百科 (baidu.com)
  2. 电容的主要参数、特性及应用电路分析(一) - 知乎 (zhihu.com)
  3. 电容器 - 维基百科,自由的百科全书 (wikipedia.org)
  4. 有极性电容和无极性电容区别 - 知乎 (zhihu.com)
  5. 极性电容和非极性电容区别 极性电容接反会有什么后果 - 与非网 (eefocus.com)
posted @ 2024-03-13 17:45  Xyea  阅读(60)  评论(0)    收藏  举报