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电容器类型及特点-深入剖析针式打印机

时间:2023-10-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:2)允许误差:电容器实际电容量与标称电容量的偏差称为误差,在允许的偏差范围称为精度。钽电解电容器对脉动电流的耐受能力差,若损坏,易呈短路状态。钽电解电容器多用在超小型高可靠机件中。纸介电容器纸介电容器一般是用两条铝箔作为电极,中间以厚度为0.008~0.012mm的电容器纸隔开重叠卷绕而成。纸介电容器的制造工艺简单,价格便宜,能得到较大的电容量。

电容器类型及特点-深入剖析针式打印机

1.特性

容器是电子设备中大量使用的电子元件之一,广泛应用于隔直、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制电路等方面。

使电容器带电(储存电荷和电能)的过程称为充电,这时电容器的两个极板总是一个极板带正电,另一个极板带等量的负电。把电容器的一个极板接电源(如电池组)的正极,另一个极板接电源的负极,两个极板就分别带上了等量的异种电荷。充电后电容器的两极板之间就有了电场,充电过程把从电源获得的电能储存在电容器中。

使充电后的电容器失去电荷(释放电荷和电能)的过程称为放电。例如,用一根导线把电容器的两极接通,两极上的电荷互相中和,电容器就会放出电荷和电能。放电后电容器的两极板之间的电场消失,电能转化为其他形式的能。

在一般的电子电路中,常用电容器来实现旁路、耦合、滤波、振荡、相移以及波形变换等,这些作用都是其充电和放电功能的演变。

2.参数

1)标称电容量:是标志在电容器上的电容量。

2)允许误差:电容器实际电容量与标称电容量的偏差称为误差,在允许的偏差范围称为精度。精度等级与允许误差的对应关系:00(01)—±1%、0(02)—±2%、Ⅰ—±5%、Ⅱ—±10%、Ⅲ—±20%、Ⅳ—(+20%/—10%)、Ⅴ—(+50%/—20%)、Ⅵ—(+50%/—30%)。一般电容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级,电解电容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级,根据用途选取。

3)额定电压:在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器上的最高直流电压有效值,一般直接标注在电容器外壳上,如果工作电压超过电容器的额定电压,电容器击穿,造成不可修复的永久损坏。

4)绝缘电阻:即直流电压加在电容上,并产生漏电电流,两者之比称为绝缘电阻。当电容较小时,绝缘电阻主要取决于电容的表面状态;容量大于0.1μF时,绝缘电阻主要取决于介质的性能。绝缘电阻越小越好。

5)时间常数RC:为恰当的评价大容量电容的绝缘情况而引入了时间常数,它等于电容的绝缘电阻与其容量的乘积。

6)损耗:电容在电场作用下,在单位时间内因发热所消耗的能量叫做损耗。各类电容都规定了其在某频率范围内的损耗允许值,电容的损耗主要由介质损耗、电导损耗和电容所有金属部分的电阻所引起的。在直流电场的作用下,电容器的损耗以漏导损耗的形式存在,一般较小,在交变电场的作用下,电容的损耗不仅与漏导有关,而且与周期性的极化建立过程有关,在小容量电容中,评价其损耗多用损耗角正切tanδ,大容量电容则直接用发热功率

7)频率特性:随着频率的上升,一般电容器的电容量呈现下降的规律。

3.命名

国产电容器的型号一般由四部分组成(不适用于压敏、可变、真空电容器),依次分别代表名称、材料、分类和序号

1)第一部分:名称,用字母表示,电容器用C。

2)第二部分:材料,用字母表示。

表示产品的材料:A—钽电解、B—聚苯乙烯等非极性薄膜、C—高频陶瓷、D—铝电解、E—其他材料电解、G—合金电解、H—复合介质、I—玻璃釉、J—金属化纸、L—涤纶等极性有机薄膜、N—铌电解、O—玻璃膜、Q—漆膜、T—低频陶瓷、V—云母纸、Y—云母、Z—纸介。

3)第三部分:分类,一般用数字表示,个别用字母表示。

4)第四部分:序号,用数字表示。

4.分类

电容器按照结构可分为固定电容器、可变电容器和微调电容器三大类。

电容器按电介质可分为有机介质电容器、无机介质电容器、电解电容器和空气介质电容器等多种。

电容器按制造材料的不同可分为瓷介电容器、涤纶电容器、电解电容器、钽电容器、聚丙烯电容器等多种。

电容器按用途可分为高频旁路电容器、低频旁路电容器、滤波电容器、调谐电容器、高频耦合电容器、低频耦合电容器、小型电容器等多种。

(1)微调电容器

微调电容器也称半可变电容器,其电容量可在某一小范围内调整,并可在调整后固定于某个电容值。

瓷介微调电容器的Q值高,体积也小,通常可分为圆管式及圆片式两种。

云母和聚苯乙烯介质的通常都采用弹簧式,结构简单,但稳定性较差。

线绕瓷介微调电容器是拆铜丝(外电极)来变动电容量的,故容量只能变小,不适合用于需反复调试的场合。

(2)铝电解电容器

铝电解电容器用浸有糊状电解质的吸水纸夹在两条铝箔中间卷绕而成,吸水纸和其中的一条铝箔作为电极。它是利用铝箔的氧化膜作介质的,因为氧化膜有单向导电性质,所以电解电容器具有极性(见图5-16)。

铝电解电容器容量大,能耐受大的脉动电流。

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图5-16 铝电解电容器

但铝电解电容器容量误差大,泄漏电流大,一般不适于在高频和低温下应用,不宜使用在25kHz以上频率的电路上。

铝电解电容器多用于低频旁路、信号耦合、电源滤波等场合。

(3)钽电解电容器

钽电解电容器用烧结的钽块作正极,电解质使用固体二氧化锰(见图5-17)。

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图5-17 钽电解电容器

钽电解电容器的温度特性、频率特性和可靠性均优于普通电解电容器,特别是漏电流极小、储存性良好、寿命长、容量误差小,而且体积小,单位体积下能得到最大的电容电压乘积。

钽电解电容器对脉动电流的耐受能力差,若损坏,易呈短路状态。

钽电解电容器多用在超小型高可靠机件中。

(4)纸介电容器

纸介电容器一般是用两条铝箔作为电极,中间以厚度为0.008~0.012mm的电容器纸隔开重叠卷绕而成。

纸介电容器的制造工艺简单,价格便宜,能得到较大的电容量。

纸介电容器一般用在低频电路内,通常不能在高于4MHz的频率上应用。油浸电容器的耐压比普通纸质电容器高,稳定性也好,适用于高压电路。

金属化纸介电容器是在涂有醋酸纤维漆的电容器纸上再蒸发一层厚度为0.1μm左右的金属层作为电极,然后用这种金属化的纸卷绕成芯子,端面喷上金属粉形成电极,装上引线并放入外壳内封装而成的。

金属化纸介电容器具有以下特点:

1)体积小、容量大,在相同的容量下,它比纸介电容器的体积要小。

2)由于电极膜很薄,当电容器受高压击穿后,击穿处的金属层在短路电流的作用下,会很快被蒸发掉,恢复绝缘状态,因而具有自愈的能力。

3)在音频范围内tanδ极小,在1kHz时tanδ为0.01~0.012。

4)电容器的稳定性能、老化性能以及绝缘电阻比瓷介、云母、塑料薄膜电容器差或低。

5)容量范围较宽,一般为6500pF~30μF。

金属化纸介电容器可广泛应用于自动化仪表、自动控制装置及各种家用电器中,但不宜用于高频电路中。

(5)薄膜电容器

薄膜电容器的结构与纸介电容器相似,但用聚酯、尼龙、聚丙烯、聚苯乙烯等低损耗塑材作介质。(www.xing528.com)

薄膜电容器的频率特性好,介电损耗小。

薄膜电容器的缺点是耐热能力差。

薄膜电容器多用在滤波器、积分、振荡、定时电路等场合。

薄膜电容器的工艺与纸介电容器类似,由于其强度较佳,厚度可以更薄;类似的,也有金属化薄膜电容器,其性能也比对应的金属化纸介电容器要好。

(6)瓷介电容器

瓷介电容器多为穿心式或支柱式结构,它的一个电极就是安装螺钉,所以引线电感极小。

瓷介电容器的频率特性好,介电损耗小,有温度补偿作用。

瓷介电容器不能做成大的容量,受振动会引起容量变化。

瓷介电容器特别适用于高频旁路。

(7)独石电容器

独石电容器是在若干片陶瓷薄膜坯上被覆以电极浆材料,叠合后一次绕结成一块不可分割的整体,外面再用树脂包封而成。

独石电容器是小体积、大容量、高可靠和耐高温的新型电容器,高介电常数的低频独石电容器也具有稳定的性能,体积极小,Q值高。

独石电容器的缺点是容量误差较大。

独石电容器多用在噪声旁路、滤波器、积分和振荡电路等场合。

(8)陶瓷电容器

陶瓷电容器用高介电常数的电容器陶瓷(钛酸钡-氧化钛)挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质,并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。它又分高频瓷介和低频瓷介两种。

陶瓷电容器是具有小的正电容温度系数的电容器,用于高稳定振荡回路中,作为回路电容器及垫整电容器(见图5-18)。

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图5-18 陶瓷电容器

低频瓷介电容器限于在工作频率较低的回路中作旁路或隔直流用,或对稳定性和损耗要求不高的场合(包括高频在内)。这种电容器不宜使用在脉冲电路中,因为它们易于被脉冲电压击穿。

高频瓷介电容器适用于高频电路中。

(9)云母电容器

云母电容器就结构而言,可分为箔片式和被银式。被银式电极为直接在云母片上用真空蒸发法或烧渗法镀上银层而成,由于消除了空气间隙,温度系数大为下降,电容稳定性也比箔片式高。

云母电容器的频率特性好,Q值高,温度系数小。

云母电容器的缺点不能做成大的容量。

云母电容器广泛应用在高频电器中,并可用作标准电容器。

(10)玻璃釉电容器

玻璃釉电容器由一种浓度适于喷涂的特殊混合物喷涂成薄膜而成,介质再以银层电极经烧结而成独石结构。

玻璃釉电容器的性能可与云母电容器媲美,能耐受各种气候环境,一般可在200℃或更高温度下工作,额定工作电压可达500V,损耗tanδ=0.0005~0.008。

5.选用

高频旁路可用陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、涤纶电容器、玻璃釉电容器等。

低频旁路可用纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器等。

滤波可用铝电解电容器、纸介电容器、复合纸介电容器、液体钽电容器等。

调谐可用陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、聚苯乙烯电容器等。

低耦合可用纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器、固体钽电容器等。

小型电容可用金属化纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、聚苯乙烯电容器、固体钽电容器、玻璃釉电容器、金属化涤纶电容器、聚丙烯电容器、云母电容器等。

6.封装

比较常见的有引线式、表面封装式、插片式、螺柱式等。

7.标示

(1)直标法

用数字和单位符号直接标出。

电容器的基本单位是法拉(F),但是这个单位太大,在标注中很少采用。

其他单位关系如下:

1F=1000mF

1mF=1000μF

1μF=1000nF

1nF=1000pF

有些电容用“R”表示小数点,如R56表示0.56μF。

(2)文字符号法

用数字和文字符号有规律的组合来表示容量。如p10表示0.1pF,1p0表示1pF,6P8表示6.8pF,2u2表示2.2μF。

(3)色标法

色环或色点表示电容器的主要参数。

电容器的色标法与电阻相同。

电容器偏差标志符号:+100%-0-H、+100%-10%-R、+50%-10%-T、+30%-10%-Q、+50%-20%-S、+80%-20%-Z。

(4)数学计数法

如瓷介电容器,标值272,容量为27×100pF=2700pF;如果标值473,即为47×1000pF(后面的2、3,都表示10的多少次方)。又如:标值332,则容量为33×100pF=3300pF。

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