电子设计基础(二):电容

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  四、电容器主要特性参数

 

  1、 标称电容量和允许偏差

  标称电容量是标志在电容器上的电容量。

  电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差,在允许的偏差范围称精度。

  精度等级与允许误差对应关系: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。

  2、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耐压,电容器击穿,造成不可修复的永久损坏。

  3、绝缘电阻

  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,主要取决于电容的表面状态,容量〉0.1uf 时,主要取决于介质的性能,绝缘电阻越大越好。

  电容的时间常数:为恰当的评价大容量电容的绝缘情况而引入了时间常数,他等于电容的绝缘电阻与容量的乘积。

  4、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。

  5、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。

 

  五、电容器参数的基本公式

 

  1、容量(法拉)

  英制: C = ( 0.224 × K · A) / TD

  公制: C = ( 0.0884 × K · A) / TD

  2、电容器中存储的能量

  E = CV^2/2

  3、电容器的线性充电量

  I = C (dV/dt)

  4、电容的总阻抗(欧姆)

  Z = √ [ RS^2 + (XC – XL)^2 ]

  5、容性电抗(欧姆)

  XC = 1/(2πfC)

  6、相位角 Ф

  理想电容器:超前当前电压 90度

  理想电感器:滞后当前电压 90度

  理想电阻器:与当前电压的相位相同

  7、耗散系数 (%)

  D.F. = tan δ (损耗角)

  = ESR / Xc

  = (2πfC)(ESR)

  8、品质因素

  Q = cotan δ = 1/ DF

  9、等效串联电阻ESR(欧姆)

  ESR = (DF) Xc = DF/ 2πfC

  10、功率消耗

  Power Loss = (2πfCV2) (DF)

  11、功率因数

  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、电容器的温度系数

  T.C. = [ (Ct – C25) / C25 (Tt – 25) ] × 10^6

  15、容量损耗(%)

  CD = [ (C1 – C2) / C1 ] × 100

  16、陶瓷电容的可靠性

  L0 / Lt = (Vt / V0) X (Tt / T0)Y

  17、串联时的容值

  n 个电容串联:1/CT = 1/C1 + 1/C2 + … + 1/Cn

  两个电容串联:CT = C1 · C2 / (C1 + C2)

  18、并联时的容值

  CT = C1 + C2 + … + Cn

  19、重复次数(Againg Rate)

  A.R. = % ΔC / decade of time

  上述公式中的符号说明如下:

  K = 介电常数

  A = 面积

  TD = 绝缘层厚度

  V = 电压

  t = 时间

  RS = 串联电阻

  f = 频率

  L = 电感感性系数

  δ = 损耗角

  Ф = 相位角

  L0 = 使用寿命

  Lt = 试验寿命

  Vt = 测试电压

  V0 = 工作电压

  Tt = 测试温度

  T0 = 工作温度

  X , Y = 电压与温度的效应指数。

 

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