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电解电容的电路参数介绍           ★★★ 【字体:

电解电容的电路参数介绍

电解电容的电路参数介绍
作者:佚名    文章来源:网络    点击数:    更新时间:2008-3-8    


 
 

ESL: 自感 / 等效串联电感源于线端及内部构造,如 电解电容简化等效电路模式图所示。其值也会随着使用条件的不同而略有不同。在低频率应用(相对于容抗值占绝对数量的情况下。约 1KHz 频率以内)可忽略其值而简化分析中计算。随着频率的增加器件感抗值在整体的阻抗中扮演越来越显著的角色,此种应用的条件下须得将其影响包含进去分析。

ESR: 等效串联电阻 如 电解电容简化等效电路模式图所示。其值同频率及温度有关。是它决定了损耗因子,数学定义式: ESR=( tan δ )/( w C s) 。当计算此数值时应当考虑到额定容量值的偏差量。

Z: 电解电容的总阻抗分析可以简单理解为 C 、 ESR 、 ESL 三者独立理想器件的串联组合(一般电解电容都具有很大的 Rleak ,在一般应用分析中可将其省略)。

感抗 w ESL 仅受频率的影响,而容抗 1/ w C s 和 ESR 却受频率及温度的双重影响。

下图提供了一个 电解电容阻抗的频率及温度特征曲线。

– 低频率阶段容抗 (X C = 1/ w C s ) 占绝对主导地位。

– 随着频率的增加,容抗 (X C = 1/ w C s ) 会一直衰减到与电解阻抗同一个数量级别上。

– 在更高的频率段上,电解阻抗取代容抗 占据了主 导 地位 ( 温度不变的情况下 ),

– 当到达共振频率( resonance frequency )时,容抗和感抗相互抵消,电容呈近乎纯电阻特性, ESR 占主导地位。如下图曲线最低凹谷段。

– 高于此频率之后,电容器绕组和线端的感抗( X L = w L ) 扮演越来越重要的角色并占据主 导 地位 。 并导致整体阻抗的升高。

    从各温度曲线的比较可以看出,电解阻抗随着温度的降低而急剧增大。

总阻抗的温度频率特性

共振频率( resonance frequency ) Fr ≈ 105Hz

( 100 uF/63 VDC )

总阻抗的温度频率特性

共振频率( resonance frequency ) Fr ≈ 105Hz

( 47 uF/350 VDC )

R,XC,XL 各自的一般频率特性

tan δ: 损耗因子 tan δ定义为等效串联电阻与容抗的比值。或者是正弦波 通过电容器时的有功功率(损耗功率)跟无功功率的比值 ( the ratio of effective power (dissipated power) to reactive power for sinusoidal voltages ) 。测试条件与 CS 的测试条件一样。

损耗角 tan δ =R/Xc= w CR;

损 耗因子 DF= tan δ× 100%;

功率因子 =cos q =R/Z;

Q=1/ tan δ。

IEC 60384-4 对参数 tan δ作了如下的最大值约束

额定电压

4 V < U R < 10 V

10 V < U R < 25 V

25 V < U R < 63 V

63 V < U R

最大损耗因子

( 100 Hz )

0 . 5

0 . 35

0 . 25

0 . 20

这些最大值适用于最大容量为 100 , 000uF 电容器的情况。而对于大过 100 , 000uF 电容器的情况最大 tan δ可按容量比例地相应大一些。

损耗角的频率及温度特性

    如同容量参数之于频率和温度关系,损耗角同频率及温度存在着如下的特征关系:一般地损耗角会随着频率的增大而增大;而会随着温度的升高而有所减小。如下两图是普通用途高 / 低压电容损耗角的频率及温度特性曲线

电解电容的主要电路参数包括:自感 / 等效串联电感( Self-inductance /Equivalent Series Inductance ESL );等效串联电阻( Equivalent series resistance ESR );阻抗( Impedance Z );损耗因子 tan δ (Dissipation factor tan δ ) 其等效电路参数示意图:

C :自身电容, 容抗 1/ w C 。

Rleak :绝缘电阻。其表达了电容器漏电流的大小;

ESR :等效串联电阻。电解液及线端的电介损耗和电阻。

ESL :等效串联电感。 表电容器绕组和线端的感抗 w ESL

Z :总阻抗


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