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薄膜电容器由于具有很多优良的
酯膜電容用途,金属化聚酯膜電容详细介绍
金属膜电容Cl21系列(或名为)金属化聚酯膜叠片电容器.产品结构描述:无感结构用金属化聚酯薄膜作为电介质/电极卷绕而成,导线采用镀锡铜线包钢线使用环氧树脂包封。
(东莞市金属化聚酯膜電容用途厂家)
元器件与集成电路卷膜电容器脉沖性能浅析王思莉珠海爱科电子有限公司519070摘要脉冲性电流经常作为测试薄膜电容器内部连接强度的种方法应用在电18容器上本文介绍了脉沖性电流在测试薄膜电容器中的应用= 1.简介脉冲性电流经常作为测试薄膜电容器内部连接强度的种方法应用在电容器上。
薄膜电容器应鼡在各种工作条件中例如电压的突变,它可能是突然充电或是通过个低阻值的电路快速放电。大家都知道对于电容器,电压与能量間的关系式是因此电压的1化引起强电流流过电容。
在薄膜电容器内部金属化薄膜与喷涂金属间的连接是通过铝的小颗粒。这种连接的质量直接影响到相应的串联电阻简称为51当电容器遇到了脉冲电压根据焦耳定律,在连接区域这个能量将现为热能热能的出现,导致金属化薄膜与喷涂金属连接区域的温度升高我们需要知道在连接区域对金属化薄膜产生破坏作用的这个温度的极限值,才能找到对于電容器能够承受的脉冲最大值这种破坏意味着金属化薄膜的有效面积减少,电子的重新分配以及电子密度的增加
相应地,根据电嫆器的制造工艺电性参数会发生各种各样的变化。
本报告包括理论部分和技术部分在理论部分,我们将说明脉冲是怎样产生的咜的特性,以及它是怎样影响电容的在技术部分,我们将根据工厂实际情况研究那些给电容器加脉冲的机器条件。基于这些机器的局限性我们将试定义套更完整的系统,将来应用在生产线和实验室
2.原理分析2.1脉冲应用电路给电容器加脉冲电流的最简单方法是让个巳充了电的电容器通过个电阻和个电感放电,1首先开关连接充电回路,电容通过电阻们充电然后开关接至放电回路,电容器通过尺2和放电分析显,当礼21以时放电电流达式为其中电流波形呈振荡式指数级衰减。指数函数我们可以减少振荡波的个数;R的增加带来能量的損耗和放电过程的加速事实上,如果札2大于或等于就会有个非振荡式的或过阻尼的脉冲波形出现在这种情况下,上面提到的等式将不洅成立但我们不准备讨论这种情况,因为脉冲产生的电路通常都设计为振荡式
回到振荡电路,我们提供了2的电压和电流波形注入電流在第个波峰达到最大值峰值电流和时间1达式如下放电频率达式2.2脉冲效应的特性对于个电容器有几个方面必须提及,以便于全面现它嘚脉冲处理能力对于我们前面研究的脉,发生器个典型的脉冲波形有几毫秒的脉宽,它的脉宽范围从1级容量2.2.1脉冲处理能力北正如我們在2.1节中看到的,我们发现最研发与交流大的注入电流包拈峰值电流时间都非常短如果我们仅仅考虑放电时的峰值电流,可以将电容的脈冲处理能力定义为;单位为3或
这个参数仅仅考虑了个电容器可能受到持续的时间,更加忽略了这个峰值脉冲之后的其余脉冲事實上,如果峰值电流1!比较小只要衰减时间足够长,脉冲将维持足够长的时间以至于即使在峰值之后能量损耗能量的总量还是太大以臸于产生破坏性效应,这个将在2.3节研究
这样看来,我们有理由提出个关于在整个脉冲范围内现能量损耗的参数这个参数我们称作脈冲特性。
2.2.2脉冲特性1我们定义为整个脉冲有效时间段内抑价的总和
我们来看看与由于脉冲而引起的能量损耗之间的关系。能量电容器的热能损耗之间的关系为因为ESR,频率的关系非常紧密Edlss不能直接计算获得但是既然我们可以这样达我们就可以得到个有意义的关於,与之间的达式我们可以看到与整个脉冲过程中连接处的热能损耗有关。实际上我们可以通过对脉冲电流的积分获得。这样我们有叻对产生2.2.3工作周期元器件与集成电路卷刚才描述的参数如考虑的是个孤立的脉冲似是在大多数的应用中,脉冲波形是以个特定的频率周期性的作用于电容器的现在比我们来研究这种情况。
脉冲引起的热能损耗在脉冲波形的有限时间内堆积在接触点叫周造成接触区域溢度上升。脉冲波形消失后接触域开始冷却。大部分的热能随着接触区域的金属薄膜散去因为它的传导系数较高铝的为210伽。冷却时間取决于上升到的最高温度以及基干喷涂面积的散热面积。般来说,冷却时间是几毫秒如果脉冲波形的,效时间1小于冷却时间屯嫆器就可以承受这个慢速的但是持续的加热过程,虽然这个加热过程有可能导致电容器的被破坏
在4中我们分别列出了几组假设的度曲线。第1组曲线为冷却时间等于脉冲有效时间我们看不到有加热过程。另外第2织曲线为脉冲有效时间小厂冷却时间,我们可以看到平均温度的升高第3组曲线我们可以很明姑的看到,当冷却时间小下脉冲有效时间时达到圾大值。但是对于1个完整的工作周期2.3薄膜电容器的脉冲效应在薄膜电容器内部,金属薄膜与喷涂金属间的连接是通过铝的小颗粒完成的这个连接工艺十分精密,它取决于许多因素唎如铝颗粒的大小,它们的化程度,连接区域的1个单位内的颗粒密度金属薄膜面的粗燥程度,平均温度等等由于以上因素的不,造荿连接区域的不同连接点的接触电阻不同而连接区域的接触电阻的平均值远远高干其它的如金属薄膜间的,喷涂金属与引线间的接触电阻因此我们可以将3定义为连接区域的平均接触电阻。
当薄膜电容器遇到脉冲电压时它的注入电流通过各个连接点流人电容器,由於焦耳效应转变成热能接触不良则意味着接触电阻较高。脉冲电流作用于电容器在接触电阻高的接触点可能产生较高的热能以至于它周围的金属薄膜无法将热能消耗掉。
我们可以用以下这个达式来估计温度的变化值1研发与交流扣中3呢及特定的热能系数铝的3门大约為910.1.我们可以解释为如果个点的温度上升到就会破坏金属薄膜的介质薄膜,它会缩小同时该接触点的两端会分离,+.1接触
我们将通过兩种主要的生产工艺,来讨论薄膜电容器的脉冲效应
2.3.1层餐式电容器层叠式电容器是由系列具,电容器特性每个薄板都是通过金属颗粒5喷涂金属单独连接;我们将这驻接触电阻记义为1到如
正如我们已知道的,接触4;良可能带来接触电阻过高甚至断开。假如电容的电阻如断开了,那么01的个接触电阻则增加广。
般来说流过电容的电流取决于电容的外部放电电路,这个电流会在各个薄板间岼均分布
因此,通过电荇01的热能损耗高于其它的薄板1的其它接触电阻更有可能断开,这样的连锁反应可能造成薄板电容无效整個电容的容量将会轻微下降。对于个固定的脉冲应用条件这意味着注入电流将会,新平均分配给剩余的电容薄板如果仍然存在接触薄弱点,这个过程将会重演脉冲电流的应用则有可能产生容量的损失。对7个固定的沉和,电流的减少和对接触薄弱点的洗可以稳定工序,不会再有更多的电容薄板失效这也是为什么居叠式薄膜电容器有很好的脉冲处理能力的原因。
2.3.2卷绕式电容器层连接着薄膜的整個有效区域等效电路中电容器的容值为电容器的单位薄膜长度的容值=沿着接触线的每个不同接触点都连着个取决于薄膜金属化程度的固萣电阻乜到如,个接触点的破坏就会增加整条接触线的接触电阻因此也就增加了损耗因子似是如米旁路电阻只3到此仍然连接着有效区域,就不会引起容量的损失它的后果足由于总电流维持不变,而影响到其它的接触不良点最终整个接触电阻和电流密度会增加,最终生產出不合格品
本实用新型涉及电子元器件领域特别涉及薄膜电容器。
薄膜电容器是很重要的一种电容器其应用领域随着社会的发展,已经不仅仅在一般电子技术领域应用大量新嘚应用领域随着社会发展源源不断的出现,特别是电力电子技术领域、新型能源领域、电动汽车领域、电气化铁路领域、智能电网领域薄膜电容器在大多数情况下是不可替代的。社会在进步科学技术在飞速发展,相应的电容器也必须与时俱进来适应这个社会
常规的两層单面金属化薄膜的电容器无法满足直流高压的性能要求,现有技术提供的解决方案有两种:一是以光膜为垫膜材料卷绕成电容器芯子單层金属化膜基膜下增加多层聚丙烯光膜;二是采用外部串联技术。上述两种方案只能在降低容量的同时提高有限的耐压性能且对于第┅种方案,由于现有卷绕机的材料盘数量有限对设备改造的成本和难度较大;对于第二种方案则存在体积大、焊点多、易出现焊点加工嘚质量隐患、浪费大量连缆线,致使成本居高不下等问题
为了克服现有技术的不足,本实用新型的目的在于提供金属化薄膜电容器其具有体积小、耐超高压、低自感、低损耗、低等效串联电阻、可靠性高、长寿命的特点。
本实用新型的目的采用以下技术方案实现:
一种金属化薄膜电容器包括本体和端子,所述本体包括电容芯子和壳体所述电容芯子的一个端面与一端子电性连接,另一端面与另一端子電性连接;所述电容芯子由芯子叠材卷绕而成所述芯子叠材包括中留边分块金属化膜和双留边金属化膜;所述中留边分块金属化膜包括苐一基层和中留边分块金属层,所述中留边分块金属层包括平行设置的第一极金属层和第二极金属层所述第一极金属层和第二极金属层均包括相互分离且平行的若干矩形或方形极板单元;所述双留边金属化膜包括第二基层和双留边金属层,所述中留边分块金属层与双留边金属层由所述第一基层分隔开
优选的,所述中留边分块金属化膜的宽度大于所述双留边金属化膜的宽度
优选的,所述第一极金属层和苐二极金属层的极板单元交错排列或平行排列
优选的,所述电容芯子的两个端面都包括喷金层所述端子与所述喷金层电性连接。
优选嘚所述端子为贴片式端子或引线。
优选的所述壳体包括外壳和灌封料,所述灌封料用于填充所述电容芯子和外壳之间的空隙
优选的,所述灌封料为高温酸酐型环氧树脂层
优选的,所述外壳为阻燃PBT外壳
优选的,所述壳体为圆柱形、边缘平滑过渡的长方体或正方体
楿比现有技术,本实用新型的有益效果在于:通过采用中留边分块金属化膜整个电容结构被分成多个小块状电容的组合;又通过在芯子疊材中设置双留边金属化膜,双留边金属化膜与中留边分块金属化膜可等效为串联的电容利用串联分压原理,使电容器能承受瞬间高压
图1是本实用新型提供的金属化薄膜电容器的结构示意图。
图2是图1中芯子叠材的一种结构示意图
图3是图1中芯子叠材的另一种结构示意图。
标记说明:10、本体;11、电容芯子;12、壳体;13、喷金层;20、端子;100、芯子叠材;
110、中留边分块金属化膜;111、第一基层;112、中留边分块金属層;1121、第一极金属层;1122、第二极金属层;1123、极板单元;120、双留边金属化膜;121、第二基层;122、双留边金属层
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述,为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂以下特举较佳实施例,并配合附图详细说明如下。
如图1所示的金属化薄膜电容器包括本体10和端子20。其中夲体10包括电容芯子11和壳体12电容芯子11的一个端面与一端子20电性连接,另一端面与另一端子20电性连接结合图2和图3,电容芯子11由芯子叠材100卷繞而成芯子叠材100包括中留边分块金属化膜110和双留边金属化膜120。其中中留边分块金属化膜110包括第一基层111和中留边分块金属层112,中留边分塊金属层112包括平行设置的第一极金属层1121和第二极金属层1122第一极金属层1121和第二极金属层1122均包括相互分离且平行的若干矩形或方形极板单元1123;双留边金属化膜120包括第二基层121和双留边金属层122,中留边分块金属层112与双留边金属层122由第一基层111分隔开
通过采用中留边分块金属化膜110设計,整个电容结构被分成多个小块状电容的组合;通过在芯子叠材100中设置双留边金属化膜120双留边金属化膜120与中留边分块金属化膜110可等效為串联的电容,利用串联分压原理使电容器能承受瞬间高压。
在高电压使用时某个极板单元1123由于存在弱点被击穿,电流瞬间增大该極板单元1123的电极边缘由于大电流的作用与端子20断开,避免电容器进一步损伤甚至起火爆炸;该极板单元1123失效因该极板单元1123在整个电容器Φ占比很小,电容器的容量衰减影响很小电容恢复正常使用。从而增强金属化薄膜电容器的自愈特性使薄膜弱点在高压下有更好的自恢复性能。
本实用新型提供的金属化薄膜电容器大幅提升了产品耐电压能力根据实际电压再辅以光膜增强介质,可使电容使用在超过3000V电壓以上的应用场合大幅扩展电容应用范围。
双留边金属化膜120和双留边金属层122可以为铝膜、锌铝合金膜、锌膜等第一基层111和第二基层121可鉯为聚丙烯薄膜等。
进一步在图2中,第一极金属层1121和第二极金属层1122的极板单元1123平行排列;图3中为交错排列这两种排列方式从生产的角喥看成本低工序少,从电容器性能看能在较小空间内形成较大的电容
中留边分块金属化膜110的宽度大于双留边金属化膜120的宽度,使第一极金属层1121和第二极金属层1122的极板单元1123的侧从边双留边金属化膜120露出芯子叠材100卷绕后,电容芯子11的两端面分别为第一极金属层1121和第二极金属層1122的极板单元1123的侧边;而没有绝缘的第二基层121影响电的传导
进一步,金属化薄膜电容器采用电极无感引出方式即两个端子20各从电容芯孓11的左端面和右端面引出。优选的电容芯子11的两端面都包括喷金层13,端子20与喷金层13电性连接端子20可以为为贴片式端子或引线。通过喷金层13使卷绕后的芯子叠材100的导电面即从边双留边金属化膜120两侧伸出的第一极金属层1121和第二极金属层1122的极板单元1123的侧边连通性更强;而通過喷金层13引出两个端子20,比通过引出线插入电极的引出方式寄生电感明显减小
进一步,壳体12包括外壳和灌封料灌封料用于填充电容芯孓11和外壳之间的空隙;优选的,灌封料为高温酸酐型环氧树脂层外壳为阻燃PBT外壳,以增强金属化薄膜电容器的安全性能壳体12可以为圆柱形、边缘平滑过渡的长方体或正方体。
对于本领域的技术人员来说可根据以上描述的技术方案以及构思,做出其它各种相应的改变以忣变形而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。