0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

电解质电容的特点有哪些

Vishay威世科技 来源:Vishay威世科技 作者:Vishay威世科技 2021-10-19 16:55 次阅读

想要为当今汽车电子产品选择性能可靠的电容器,需要仔细分析各类参数。首先,必须了解各种电容技术的性能特点。其次,应考虑汽车环境和特定应用,从而找到成效比优异的可靠解决方案。本文将探讨四种主要电介质电容器的特点:钽电解、铝电解、薄膜和陶瓷。此外,还将说明汽车环境,并列出汽车应用的一般类别。

电解质电容的特点

图1展示了一些常见电容器电介质的典型容值和电压范围。有趣的是,针对需要大约 0.1 μF 到 100 μF 的电容值和小于 50 V 的电压的应用,存在多种选择。为了进一步明确这些不同类型电容器的性能特点,我们需要了解一些电容器的基础知识。

da38d5d8-3011-11ec-82a8-dac502259ad0.jpg

图2

图2显示了这四种基础电容器的典型电介质常数(K)和电介质强度值。当K值和电介质击穿强度较低时(如薄膜电容器),电容器的容积效率也很低。不过,物理尺寸只是给定电容器类型的一个特征。例如,薄膜电容器体积相当大,但却具有极高的效率和电介质稳定的特点。

da75ed38-3011-11ec-82a8-dac502259ad0.jpg

图3

电容器等效电路如图3所示。等效串联电阻(ESR)是阻抗的主要部分,代表电容器的损耗。ESR值因温度、频率和电介质类型而不同。绝缘电阻(IR)决定了给定电压下电容器直流漏电流的大小。薄膜和陶瓷(静电)电容器的漏电流通常比钽和铝(电解)电容器低得多。‍‍‍‍‍‍‍直流漏电流随温度和施加电压的大小而变化。

daba0b58-3011-11ec-82a8-dac502259ad0.jpg

图4

图4中的公式揭示了电容器的重要关系:容抗、耗散因数、感抗及阻抗。注意:用于模拟绝缘电阻(IR)的是一个阻值非常高的电阻,为简单起见,在推导总阻抗(Z)时通常将其忽略。

Z 在确定电容对输入信号的影响时很重要。充/放电循环期间,低 ESR 是实现高效率、低热耗和可靠性的关键。容抗(XC)和感抗(XL)表示器件能量存储容量和感应场生成。注意,当 XC 与 XL 相等时,达到器件谐振频率。选择通过去耦电容用来去除直流(DC)信号中的交流(AC)分量/噪声时,这一点很重要。为有效去除直流电源轨的交流信号分量,应选择谐振频率接近去除交流噪声频率的电容器,以减小阻抗,最大化对地去耦。

电子元件的汽车环境和应用

电子元件的汽车应用一般分为六个领域:

动力总成控制系统(电控发动机、变速器和排放控制)。目前,电动汽车的发展为功率转换和电控元件增加了大量新的机会

车辆控制(防抱死制动、主动悬架、牵引控制、助力及四轮转向)

安全、舒适和便利(安全气囊执行器、防碰撞、空调、巡航控制和防盗)

车载娱乐

驾驶员信息显示和音频报警系统

诊断和维修

其中,一些汽车工作环境也会比其他环境更为严苛。图5向大家展示了发动机舱和车厢工作条件的特点。

四种主要电容器技术

介绍完主要的汽车环境和应用,我们将研究四种主要电容器技术的特点,及其对电路性能和长期可靠性的影响。

根据最常用的分类标准,大多数电容器可分为两种基本构造类型:静电(薄膜、陶瓷)和电解(钽、铝)电容器。静电电容器是非极性器件,一般ESR和阻抗非常低。电解电容器通常容值更高,且有极性之分。

钽电容

额定电压 2.5 VDC 至 63 VDC 表面贴装器件(SMD) 和 125V 轴向引线型。注意:为获得优异的可靠性,固态钽电容器工作电压应降至额定电压的50%,钽聚合物和液钽轴向电容器降至额定电压的80%

电气特性时间和温度变化非常稳定

表面贴装器件容值达 2200 μF,轴向液钽电容器容值高达 10,000 μF

较大外形尺寸表面贴装器件需要浪涌测试/筛选(低ESR,高容量)

正常电压降额条件下典型故障率为 5 FIT - 15 FIT(每十亿小时故障次数)

铝电容器

额定电压 6.3 VDC 至450 VDC(表面贴装器件)。大型圆柱式铝电容工作电压更高

85˚C、105˚C或 120˚C额定温度

表面贴装器件容量最高 10 mF

不需要浪涌电流筛选

铝电容存在自然磨损机理,满额定电压和最高温度条件下使用寿命限于 5,000 小时。降额至额定电压的 80 %,使寿命可延长 2 倍

陶瓷电容器

额定电压为 6.3 VDC 至 5,000 VDC(大多数使用条件为 100 V 或以下);不需要电压降额,但必须考虑容值的电压系数。在额定电压或接近额定电压下工作时,多层陶瓷电容(MLCC)有效容值可能下降 40 %

工作温度可能超过 150˚C

非极性器件(可批量进料高速插件)

ESR 和直流漏电流非常低

典型故障率低于 1 FIT;典型故障模式为短路或参数漂移

薄膜电容器

额定电压为 16 VDC 至 2,000 VDC; 不需要电压降额

大部分类型工作温度为 105˚C (PPS 为 125˚C)

超低ESR和直流漏电流

典型故障率低于 5 FIT;典型故障为开路或参数漂移

表面贴装产品有限

上列特征有助于设计工程师在电容器选型中做出选择。另外,成本、尺寸和工艺性也是需要考虑的因素。

为特定应用选出最适合的电容器往往并不容易。下面针对汽车和其他电子电路中的主要电路类型,我们提供了一些通用指南。

1电源滤波:高容量、低ESR、耐高温——钽、铝电容器(部分陶瓷和薄膜电容器)

2大容量储能:高容量、低ESR(用于快速放电和脉冲应用)——钽、铝电容器(部分薄膜电容器)

3调谐与时序:温度和频率范围内容值稳定,热循环下可重复——陶瓷电容器(NP0型),薄膜电容器

4去耦/旁路:ESR 非常低,良好的Z特性——陶瓷电容器,薄膜电容器

选择电容器需要考虑多方面的问题;每种电容器都有各自的特点,这些特点决定了某种电容器可能是给定应用最合理的选择。电容器成本、尺寸、封装类型和生命周期内可靠性问题也是重要考虑因素。由于有多方面的选择,因此必须参考每个制造商具体电容器的技术规格。作为电容器技术和制造领域的领导者,Vishay 随时为电子设计工程师提供各种汽车应用选择。服务于全球客户,Vishay 始终承载着科技基因——The DNA of tech.。

责任编辑:haq

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 电容
    +关注

    关注

    100

    文章

    6039

    浏览量

    150290
  • 汽车电子
    +关注

    关注

    3026

    文章

    7947

    浏览量

    166967
  • 车载
    +关注

    关注

    17

    文章

    612

    浏览量

    83383

原文标题:选择支持汽车应用的可靠电容器

文章出处:【微信号:Vishay威世科技,微信公众号:Vishay威世科技】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    半互穿网络电解质用于高电压锂金属电池

    研究背景 基于高镍正极的锂金属电池的能量密度有望超过400 Wh kg-1,然而在高电压充电时,高镍正极在高度去锂化状态下,Ni4+的表面反应性显著增强,这会催化正极与电解质界面之间的有害副反应
    的头像 发表于 12-23 09:38 149次阅读
    半互穿网络<b class='flag-5'>电解质</b>用于高电压锂金属电池

    详解电解电容

    ),阴极由导电材料,电解质电解质可以是液体或固体)和其他材料共同组成.因电解质是阴极的主要部分,电解电容因此而得名。         一般铝电解电
    的头像 发表于 12-13 17:29 148次阅读

    无极电容电解质吗,无极电容电解质怎么测

    无极电容器通常存在电解质电解质在无极电容器中起着重要作用,它可以增加电容器的电容量和稳定性。然
    的头像 发表于 10-01 16:45 374次阅读

    纹波电流对电解电容的影响

    在深入讨论纹波电流的影响之前,我们首先需要了解电解电容的基本原理。电解电容主要由阳极、阴极和电解质组成。阳极通常由铝或钽制成,而阴极则是一个浸
    的头像 发表于 08-29 09:13 1169次阅读

    高压电解电容虚标原因,高压电解电容虚标怎么判断

    高压电解电容内部使用的电解液通常是有机液体电解质。由于电解质的化学性质,电容器内部的电解液可能会
    的头像 发表于 06-08 17:15 1706次阅读

    具有密集交联结构的明胶基水凝胶电解质(ODGelMA)

    目前,开发一种能够成功实现兼具机械强度、离子电导率和界面适应性的综合水凝胶电解质基质仍然具有挑战性。
    的头像 发表于 05-22 09:17 735次阅读
    具有密集交联结构的明胶基水凝胶<b class='flag-5'>电解质</b>(ODGelMA)

    铌酸锂调控固态电解质电场结构促进锂离子高效传输!

    聚合物基固态电解质得益于其易加工性,最有希望应用于下一代固态锂金属电池。
    的头像 发表于 05-09 10:37 772次阅读
    铌酸锂调控固态<b class='flag-5'>电解质</b>电场结构促进锂离子高效传输!

    电解质电极信号采集控制板

    电解质A,B标液体结合测量。裸机编程,提供源码,方便二次开发,RS485接口防浪涌设计。 4、产品参数: 1.MCU采用HC32L110C6PA-TSSOP20TR 低功耗
    的头像 发表于 04-11 09:07 411次阅读
    <b class='flag-5'>电解质</b>电极信号采集控制板

    请问聚合物电解质是如何进行离子传导的呢?

    在目前的聚合物电解质体系中,高分子聚合物在室温下都有明显的结晶性,这也是室温下固态聚合物电解质的电导率远远低于液态电解质的原因。
    的头像 发表于 03-15 14:11 1201次阅读
    请问聚合物<b class='flag-5'>电解质</b>是如何进行离子传导的呢?

    贴片电解电容介绍,这些小知识你都知道吗?

    电解电容电容的一种,金属箔为正极(铝或钽),与正极紧贴金属的氧化膜(氧化铝或五氧化二钽)是电介质,阴极由导电材料、电解质电解质可以是液体或固体)和其他材料共同组成,因
    的头像 发表于 03-14 14:40 712次阅读
    贴片<b class='flag-5'>电解电容</b>介绍,这些小知识你都知道吗?

    不同类型的电池的电解质都是什么?

    聚合物,如固态电池,固态陶瓷和熔融盐(如钠硫电池)中使用的聚合物。 铅酸电池 铅酸电池使用硫酸作为电解质。充电时,随着正极板上形成氧化铅(PbO2),酸变得更稠密,然后在完全放电时变成几乎水。铅酸电池溢流和密封
    的头像 发表于 02-27 17:42 1547次阅读

    新型固体电解质材料可提高电池安全性和能量容量

    利物浦大学的研究人员公布了一种新型固体电解质材料,这种材料能够以与液体电解质相同的速度传导锂离子,这是一项可能重塑电池技术格局的重大突破。
    的头像 发表于 02-19 16:16 884次阅读

    固态电解质离子传输机理解析

    固态电解质中离子的迁移通常是通过离子扩散的方式实现的。离子扩散是指离子从一个位置移动到另一个位置的过程,使得电荷在材料中传输。
    发表于 01-19 15:12 2731次阅读
    固态<b class='flag-5'>电解质</b>离子传输机理解析

    关于固态电解质的基础知识

    固态电解质在室温条件下要求具有良好的离子电导率,目前所采用的简单有效的方法是元素替换和元素掺杂。
    的头像 发表于 01-19 14:58 1.9w次阅读
    关于固态<b class='flag-5'>电解质</b>的基础知识

    电解电容的工艺步骤哪些

    。 一、电解电容的工艺 电解电容的制造工艺主要包括电极制备、介质制备、装配和封装等步骤。 电解电容是用金属作为阳极(Anode),并在表面形成一层金属氧化膜作为介质;然后湿式或固态的电解质
    的头像 发表于 01-10 15:58 2292次阅读
    <b class='flag-5'>电解电容</b>的工艺步骤<b class='flag-5'>有</b>哪些