陶瓷电容器在250V交流电源电路中的作用
业内提供的标准的多层陶瓷电容都仅用于直流电路。对于用于250V交流电路的浪涌安规贴片陶瓷电容虽然业已问世,但需要通过符合国际标准的严格的脉冲和峰值电压测试,因此容值范围受到极大限制。
通过直流偏置电压可以很好地区分不同电介质的特性:
C0G或超稳定1类电介质材料在外加电压下容值无偏离或仅有很小的偏离。
X7R或稳定的2级电介质材料在外加电压下的偏离情况无法一言以蔽之,但可分为几个子类别:
EIA X7R(CECC 2R1)无电压系数的要求
CECC 2C1/MIL BZ在额定电压下的直流偏置为+20%~-30%
CECC 2X1/MIL BX在额定电压下的直流偏置为+15%~-25%
但是,以上电介质都没有定义在交流电压下工作时的容值变化。
额定电压是直流的电容器却常常用在交流环境下。一般的方法是将直流电容器降额在交流电环境下使用,这样做只能提供需要的可靠性,但却无法得知电容器在实际工作条件下会产生什么样的变化。
另一个需要考虑的因素是电容器的自发热效应,这与电容器的容值、耗散因子、频率和外加电压的振幅有关。
测试条件
为了明确交流环境下多层陶瓷电容的性能,进行了广泛测试。为了获取电容器在工作中的性能模拟所需要的数据,电路设计师对电流、容值变化和温度的上升作了测量。将电容器妥当地安装在PCB板上,保证PCB不会给电路系统带来额外热量的情况下,在室温基础上我们将温升控制25℃以内。还对其产品作了加速寿命测试,测试在升温条件下进行,电压和频率均达到额定最大值,以确保产品达到Knowles的高质量标准。
测试结果
测试显示了当交流电压作正弦变化,电流通过AC250电容器时随之发生的变化,这有助于设计师了解对交流应用中使用AC250片式电容时的情况。
通过电容器的电流定义如下:
Xc是以欧姆为单位的容抗,f是以赫兹为单位的频率,C是法拉为单位的容值。
测试选取了不同尺寸和容值的电容样品进行。从0V开始,在50Hz的频率下递增交流电压有效值,可测量到通过电容器的电流。将每个容值单位通过的电流值(使用初始容值)对比外加电压,即可绘制出测试图示如下。
参考该曲线图,可根据容值推测出电路中的电流。例如:一颗1812 56nF的电容器,可推断通过电路的电流值为4.76mA (0.085mA/nF x 56nF),而瞬时有效电压值为200V。变化公式1,我们可计算得出容抗值,Xc=200/4.76-3 =>42016.81ohms。由此可计算出理论容值为76nF。
注释:数值具有典型性,会随温度和精度而改变
测试所需设备:用来读取电压和电流值的数字式电压表;外加于测试电路的真实的交流电压有效值由Chroma 6400系列可编程交流电源提供。
编辑:admin 最后修改时间:2017-08-01