隨著電子技術的迅猛發展,對電子元器件的要求越來越高,一方面要求電容器自身發熱小,耐電流水平高,過載能力強,抗脈沖能力強,另一方面要求電子元器件的外形尺寸越來越小,重量越來越輕,要滿足這些要求,電子元器件的材料,工藝,結構須不斷創新,不斷推出新產品,以滿足整機產品的要求。
問題
相信大家都受到此類失效樣品:在瞬間大電流的不斷沖擊下,噴金斷面造成局部過熱,最終引起金屬膜邊緣鍍層熱融化掉,電容器極板與噴金面脫開,電容器喪失容量,而失效。
解決方案:合理選用不同電極
有機薄膜電容器的電極有箔式(鋁箔)電極,雙面金屬化電極,金屬化(單面)電極三種形式。假設金屬化(單面)電極的S為1,三種形式電極的比較見表1
根據表1的比較數據,相同電極有效長度L的電容器,金屬化(單面) 電極結構的電容器承受放電峰電流Ip的能力最差,為雙面金屬化的電極1/4,箔式(鋁箔)電極的1/200。我們怎么來選用不同的極板,以盡可能的滿足大電流的使用。
1 由于,箔式(鋁箔)電極對電容器小型化非常不利,箔式(鋁箔)電極沒有自愈特性,當因過壓脈沖發生擊穿時,電容器短路而失效,并可能進一步夸大故障范圍,所以只能在UR≤630V及小容量中使用,比如CBB類,UR=630V C≤0.012uF。
2 雙面金屬化電極由于金屬化膜的自愈能力,設計時其介質的厚度與金屬化(單面)電容是一樣的,如圖2
雙面金屬化電容器結構
在小型化方面比鋁箔電極更勝一籌,而且具有良好的自愈特性,當電路中有異常波動產生過壓脈沖時,電容器能自愈而恢復正常功能,表現出較高的過載能力和可靠性,可以在UR≤1000V,C≤0.1uF范圍內使用,采用雙面金屬化聚酯膜作為電極,增大了載流量,dv/dt的能力高于金屬化(單面)電容。
以CBB21 630V563與CBB28 630V563為例做試驗,該試驗儀在設定起始電壓和相應的電流(其值很大)后,進行1000次脈沖,若容量損耗在變化范圍內,自動增加一部(100V)電壓,電流也相應增加后再進行1000次脈沖,到電容失效為止。
試驗結果測試數據(施加1000V電壓經1000次脈沖后,容量減少,損耗變大,失效(共20只電容,數據趨勢相同): CBB28 630V 563 最大電流是623A, CBB21 630V 563 是430A.
從試驗結果看CBB28 630V 563 過脈沖和耐電流能力明顯大于CBB21 630V563。
3 對于C≥0.1uF的產品,由于雙面金屬化膜的厚度為5~6um,小型化方面不如金屬化(單面)電極結構的電容器,我們為此選用一種波浪金屬邊金屬化有機薄膜,在有機薄膜基材上具有金屬鍍層,在基材的一邊留有絕緣邊,有機薄膜的金屬邊為鋸齒狀。減低了接觸電阻,減少了損耗和發熱,提高了電容器的性能,增加了相應產品的可靠性。
波浪分切電極,是提高電容器承受放電峰值電流Ip能力的有效方法,實現了電容器的小型化和承受大放電峰值電流Ip能力。