薄膜电容器范文

薄膜电容器范文第1篇

【关键词】能源；薄膜电容器；电解电容器；逆变器；新能源汽车

1.引言

随着工业的迅速发展、人口的增长和人民生活水平的提高，能源短缺已成为世界性问题，能源安全受到越来越多国家的重视。随着“汽车社会”的逐渐形成，汽车保有量在不断地呈现上升趋势，全球汽车行业的发展面临着能源和环保的双重压力，各个国家为了将来在世界汽车业中占得一席之地，纷纷推出了各自的的新能源汽车的规划蓝图，并大力发展新能源汽车。

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品[1]。

电机，电池和电机控制技术是新能源汽车的三大核心。电机控制技术的核心就是需要高效电机控制的逆变器技术，高效电机控制的逆变器技术则需要一个功能强大的IGBT模块和一个与之匹配的直流支撑电容器，如图1所示。

本文主要介绍薄膜电容的优点、采用的先进技术、相关的选型标准及应用分析。

2.薄膜电容的技术优点

早期直流支撑薄膜电容都是采用电解电容，随着薄膜电容技术的发展，特别是基膜本身技术的发发展和金属化采用分割的技术出现，不仅使得薄膜电容的体积在越做越小的同时，产品的耐压水平还保持在相当的水平，现在越来越多的公司采用高温聚丙烯薄膜电容器的作为直流支撑电容，一个典型的例子就是丰田公司的PRIUS车型的改进；而国内车企典型代表是比亚迪F3DM和E6，都使用薄膜电容器作为直流支撑电容。第一代丰田Prius使用的滤波电容器是电解电容器，见图2；从第二代开始，便开始使用薄膜滤波电容器组，见图3。

目前用于直流支撑的薄膜电容器，大部分是使用高温聚丙烯膜作为介质，聚丙烯薄膜电容器有如下的优点。

a.产品安全性好，耐过压能力强

由于薄膜电容器具有自愈额现象，而且薄膜电容的设计是按照IEC61071的标准，电容抗浪涌电压能力大于1.5的额定电压，加上电容采用分割膜技术，见图4，电容理论上不会产生短路击穿的现象，这大大提高了这类电容的安全性，典型的失效模式是开路。在特定应用中电容的抗峰值电压能力也是考察电容的重要指标。实际上，对电解电容而言，允许承受的最大浪涌电压是1.2倍，这种情况迫使使用者不得不考虑峰值电压而非标称电压。

b.良好的温度特性，产品温度使用范围广，可以从-40℃-105℃

直流支撑薄膜电容器采用的高温聚丙烯薄膜，具有聚酯薄膜和电解电容没有的温度稳定性，具体如下图5，图6。

从图5中可以看出，随着温度的升高，聚丙烯膜电容器容量总体是下降的，但下降的比例是很小的，大概是300PPM/℃；而聚酯膜不管是在高温阶段还是在低温阶段，容量随温度变化则大了很多，为+200～+600PPM/℃。

从图6可以看出，聚丙烯膜介质电容器的损耗随温度变化基本不变的，但聚酯膜介质电容器在低温和高温显示变化规律是不一样的。

由于聚丙烯膜介质电容器具有良好的温度特性，不管是在低温(比如说中国北方)或者高温地区(比如说沙漠地区)都可以得到正常的使用，但对于电解电容器来说，如果在低温地区，由于电解液的存在，电解液可能会凝固，电容的性能在低温的时候，性能发生较大的变化，可能导致电机控制器不能正常使用。

c.频率特性稳定，产品高频特性好

目前大部分的控制器开关频率在约10KHZ，这就要求产品的高频性能好，对于电解电容器和聚酯膜电容器来说，这个要求是个难题。具体见图7，图8。

从图7可以看出，随着频率的升高，聚酯膜介质电容器的所测容量是随着频率的上升是逐步减少的，但聚丙烯膜介质电容器则基本不变。

从图8可以看出，随着频率的上升，聚酯薄膜介质电容器的损耗急剧加大，但聚丙烯介质电容器基本不变。

d.没有极性，能承受反向电压

薄膜电容器的电极是蒸镀在薄膜上纳米级的金属，产品是没有极性的，故对使用者来说非常方便，不需要考虑正负极的问题；而对电解电容器来说，如果超过1.5倍Un的反向电压被加在电解电容上时，会引起电容内部化学反应的发生。如果这种电压持续足够长的时间，电容会发生爆炸，或者随着电容内部压力的释放电解液会流出。

e.额定电压高，不需要串联和平衡电阻

为了提高输出功率，混合动力汽车和燃料电池汽车的母线电压有不断提高的趋势。现在市场上给电机提供的电池电压典型值有280V，330V及480V，与之匹配的电容不同厂家不太一样，但大体是会选择比如450V，600V，800V，容量从0.32mF到2mF，而电解电容器的额定电压不高于500V，所以当母线电压高于500V时，系统只能通过串联电解电容器来提高电容器组的耐压水平。这样，不仅增加了电容器组的体积、成本，也增加了电路中的电感和ESR。

f.低ESR，通过耐纹波电流能力强

薄膜电容器大于200mA/μF，电解电容通过纹波电流能力为20mA/μF，这个特点能大大减小系统中所需要的电容器的容量。国内厂家比如厦门法拉主推的产品目前0.4-0.5mΩ，最大纹波电流值从几十安培到几百安培不等。

g.低ESL

逆变器的低电感设计要求其主要元件DC-Link电容器要有极其低的电感。高性能DC-Link直流滤波薄膜电容器通过把母线整合到电容器模块里，使它的自感降到最低(

h.抗浪涌电流能力强

能够承受瞬间的大电流，采用波浪分切的技术和电容镀膜加厚边技术，可以提高产品浪涌电流温度和机械冲击的能力。

i.使用寿命长

薄膜不易老化的特性决定了薄膜电容器优很长的寿命，特别在额定电压和额定使用温度下，使用寿命大于15000小时；如果按平均30Km/H，则在寿命期可以有450000Km，电容的寿命对于汽车的行驶里程是足够的。

3.薄膜电容的选择

为了达到节能的目的，提高电机的效率，减少线损，就必须把系统电压提高(见公式一)，电压提高后，可以降低通过回路的电流，由于电流可以比较低，线损就会比较低。

P线损=I2R

(1)

目前系统电压范围从100多伏到300多伏，有些公司用于大功率驱动的达到400多伏，由于控制电路自感及其在汽车在不同工况下使用的缘故，大多公司选用是额定电压450V以上的电容。

根据电机功率的不同，目前有不同的IGBT模块可以使用，同样，对于直流支撑电容器，不同的厂家也推出了不同的产品，主流薄膜电容器厂商比如厦门法拉和EP公司都推出了不容容量和结构的电容可供选择。选择时主要考虑额定容量、允许容量的偏差、额定电压、最大电压、电池电压的波动范围、开关频率、纹波电流有效值、最大峰值电流、相间续流电流大小、电机额定功率、峰值功率、环境温度、最高工作温度、最高工作海拔、散热方式和寿命要求等指标。

4.应用分析

4.1 纹波电压产生的原因

IGBT工作的时候，电路两端负载发生变化，母线上会产生纹波电流。如果没有C3电容器，那么电流将全部流经电池组，导致Ur产生波动(Ur=Iripple×r)，U=U1+Ur，所以U两端将产生较大的纹波电压，影响IGBT的正常工作。

4.2 电容器组的作用

如果在母线两端并上电容器组，当ESR+1/ωC

4.3 电容器的选择

要使ESR+1/ωC

工程应用上，可以通过计算机模拟得到系统需要的最小电容器容值。当然，如果设计前已知了电路中的最大允许纹波电压和纹波电流的有效值。那么，系统中需要的最小容值可以通过下面的公式计算：

(2)

由于系统中的滤波电流相对较大，而电解电容又有0.02A/μF的滤波电流限制，所以在开关频率较高的逆变器中一般不按最小容值选择电解电容器，而是按下面公式选择电解电容器的容值：

(3)

下面以某电机电机驱动系统是30KW的纯电动车型举例说明，驱动器上的参数为：Vw=336V；　Uripple=4V；Irms=100A @10KHz。需要的最小容值为：

(4)

这个容量的薄膜电容器很容易找到。如果选用电解电容器，则需要的容量是：

(5)

由此可以得出，开关频率较高的逆变器中使用薄膜电容器可以大大减小应用中所需要的容值。

5.总结

高性能DC-LINK薄膜电容器是一种采用新的制作工艺和金属化薄膜技术的电容器，它增加了传统薄膜电容器的能量密度，即电容的体积也随之缩小。另一个方面它通过将电容器芯子和母排整合的方式来满足客户灵活的尺寸要求，不仅使得整个逆变器模块更加紧凑，也大大降低应用电路中的杂散电感，使电路的性能更加优越。电动汽车中使用的电路设计有高电压、高有效值电流、有过压、有反向电压、有高峰值电流、同时还有长寿命的要求，薄膜电容无疑是电动汽车作为直流支撑电容的最佳选择

参考文献

[1]王文伟,毕荣华编著.电动汽车技术基础[M].北京机械工业出版社,2010.

[2]TOYOTA.TOYOTA HYBRID SYSTEM THSII[J/OL].www.toyota.co.jp,2003.

[3]陈渊伟.高性能DC-Link薄膜电容器的应用及相关技术.

[4]厦门法拉电子股份有限公司产品目录,2012.

[5]陈清泉,詹宜君.21世纪的绿色交通工具-电动汽车[M].北京:清华大学出版社,2001.

[6]黄俊,王兆安.电力电子变流技术[M].北京:机械工业出版社,1998,10.

薄膜电容器范文第2篇

【关键词】薄膜电容器；工艺

1.喷金机理

采用电弧或火焰等热源，将需喷涂的各类焊料丝材熔化并在高压空气的作用下雾化。粉碎后的金属粒子以高速喷涂在对热能具有极高灵敏度的电容芯组端面薄膜层隙中，使芯组端面自内绕层至外绕层形成一个等电位的金属电极面，为电极引出提供一个桥接平台。

喷金工艺质量优劣的评价标准主要体现在：

（1）金属涂层与金属化膜层的结合强度。

（2）喷金涂层的颗粒度和表面粗糙度大小。

（3）芯组料盘喷涂层的径向厚薄均匀度。

此外，材料的工艺利用率、残料的可收集率、环境污染、劳动强度、生产效率等也是应重点考虑的因素（在材料价格飞涨、产品制作成本居高不下的情况下这些因素尤为重要。）

2.常用的喷金工艺方式

2.1热源

焊料丝材熔化用的常用热源主要有电弧和火焰两种。

火焰热源一般是采用氧气和乙炔（俗称电石气）在喷枪口混合燃烧产生。热源温度高，燃烧充分，喷金焊料（特别是高温焊料）可充分溶化和雾化，是一种比电弧更理想的热源。

目前国内常规金属化电容器主要采用电弧热源。只在金属化叠片电容器中使用火焰热源。

2.2电容器芯组的行走方式

电容器芯组在喷金机上的行走方式主要有履带式和转盘式两种。

早期（上世纪90年代以前）的喷金机主要以履带式为主。由于：①喷涂区密封性差，粉尘对环境的污染严重；②传送履带、护板等机件由于粉尘的堆积清扫困难；③材料的工艺利用率低（约25%左右）；④喷金层的厚薄均匀度难以保证；⑤占地面积较大等原因，已逐步被淘汰。

目前金属化电容器喷金工序主要采用凸轮式转盘喷金机。通过凸轮控制、改变喷枪的平移速度，从而保证喷枪与料盘径向各点的相对线速度相等，确保涂层厚薄一致。

2.3喷金焊料

目前国内喷涂焊料主要有：

2.3.1五元合金（低温焊料）

主要成分为：Sn（37-39%），Zn（3-6%）， Sb（0.5-1.5%），Bi（0.01-0.5%），Pb（余量）。由于熔点较低（170-220℃），工艺适应性强，结合力强，一直是普遍使用的喷金料。但由于含铅，随着电子产品的环保要求而逐步被淘汰。

2.3.2高纯锌丝

熔点在420℃左右。一般作底料使用。在产品无特殊耐流特性要求的情况时，也可与锡锌合金或四元合金双线混合并用，以节约材料成本。另，在交流电力电容器中使用量较大（由于熔点高，对后续工序的焊接电源要求较高）。在要求不高的马达电容器中可采用全喷锌工艺。

2.3.3高纯铝丝

是目前熔点最高的喷金焊料（600℃），适用于火焰法喷涂。目前国内只用于铝金属化聚酯膜叠片电容器的衬底喷涂料。

2.3.4巴氏合金（锡锑铜铅合金）

主要成分为：Sn（85.5～92.0%），Sb（3.0～8.0%），Cu（3.0～5.0%），Pb（余量）。熔点230-235℃。这是一种铝金属化膜结合力比较好的喷金焊料，国外使用比较普遍，国内主要用于叠片电容器。但由于含铅，已逐步被锡锑铜合金取代。

2.3.5无铅巴氏合金（锡锑铜合金）

主要成分为：Sn（91～92.0%），Sb（6.5～7.5%），Cu（3.0～5.0%）。电子产品无铅化以后，这是一种巴氏合金的替代材料。熔点介于巴氏合金与锡锌合金之间。

2.3.6锡锌合金线

主要成分为：Sn（60～70.0%），Zn（15～20%），Sb（0.2～0.5%），另含微量的Bi，In，Cu。熔点在20-250℃之间。是目前使用较广泛的喷涂料。锌铝金属化膜电容器可直接喷涂，铝金属化膜则应先用锌或四元合金做底料。

2.3.7四元合金（锡锑铜锌合金）

这是一种国内电容器制造厂比较认同的、使用最广泛的喷金焊料。

主要成分为：Sn，Zn，Cu，Sb。以锡、锌为主。以含锡/锌量的比例不同，有许多牌号规格。

以绍兴天龙公司为例，牌号规格有SZSC-1、-2、-3、-4、（-5）、-6、（-7）、-8等，对应的锡/锌含量比例分别为80/20、70/30、65/35、60/40、（55/45）、50/50、（45/55）、40/60。规格不同，熔点也不同，价格也不同，使用场合也不同。

3.转盘式电弧喷金机的工艺参数

转盘式电弧喷金机的主要工艺参数为：枪距、枪速和行程数、电压、电流（送丝速度）、气压和气质。这些参数相互关联、相互制约。

3.1枪距

指电弧喷枪口到电容器芯组喷涂面的垂直距离。一般选择150-200mm之间。太近则喷涂面小、颗粒大、均匀度差、温度高而使金属化膜层烫伤或收缩变形；太远则由于温度低、冲击力小而使喷涂层的结合力差，金属粒子束散射严重，材料利用率低。

3.2枪速和行程数

喷枪的移动速度和枪头往返行程数首先应由工艺要求的涂层厚度来确定。枪速与涂层厚度及金属粒子流的温度有直接关系。枪速大涂层薄、均匀度好、粒子流温度低；枪速小则相反。

试验证明，单次行程的喷涂厚度在60μm左右，芯组料盘的径向厚度一致性及涂层结合力较好。

3.3电弧短路电压的设定

电弧电压的设定主要依据线材的熔点和线径。对铅锡合金、锌锡合金等低熔点的喷金焊料喷涂电压应低些，焊料熔点每提高100℃，电压可提高2-3V。另，线材直径变小时，应适当降低喷涂电压2-3V。

3.4电流的设定

喷涂电流由送丝速度决定。

在喷涂电压不变的情况下，送丝速度快，喷涂电流大、温度低、金属粒子粗、涂层厚且均匀度差。送丝速度慢则结果相反。

3.5压缩空气对喷涂的影响

压缩空气的压力、流量及清洁度对喷金的工艺质量有直接影响。

压缩空气压力小，线材雾化粒子粗、温度高、结合力差；反之，压力大，线材雾化粒子细，飞向工件的速度快，结合力好，喷枪冷却效果也好。但对低熔点焊料，过大的空气压力会使雾化的金属粒子飞散。一般气压在0.4-0.6MPa之间。

【参考文献】

薄膜电容器范文第3篇

随着电力、电子技术的普及和提高，高频脉冲电容器、直流高压电容器、高压并联电容器等特种电容器的需求量越来越大。其用途主要有以下几个方面。，全国公务员公同的天地

．高压并联电容器：该电容器是为输压、变压线路使用的高压开关柜专门配套的高压电力电容，以改善线路功率因素为目的。

．高频脉冲电容器：该电容器功能是利用电容器储存的能量产生脉冲大电流。主要用于电磁加速器、核聚变、脉冲激光电源等性能试验装置。

．直流高压电容器：该电容器主要在高电压大容量电压换流电源中作滤波电容器用。

二、国外、国内高压金属化薄膜电容器的发展状况及市场状况

近几年来，国外一些厂家开发、研制出的该类型电容器已形成批量生产和投放市场使用。而我国虽然有众多的电容器生产厂家，但该类型的电容器在生产方面还刚刚起步，其品质也无法与国外一些厂家生产的产品进行比较，其品质差别和市场占有率主要如下；

．国外该类型电容器的发展及市场状况：现在国外具有先进水平的生产厂家有、、等公司，这些公司生产的电容器主要特点是在恒定容量和恒定电压下，其尺寸和重量均为国产的一半，其使用寿命确保在年以上。现公司已开发、研制出万伏高压并联电容器并投入使用，现占领国内市场。

．国内该类型电容器的发展及市场状况：现在国内的生产家生产的同类型电容器产品其尺寸和重量均比国外的产品要大得多和重得多，其使用寿命在年到年之间。到万伏的高压并联电容器还在研制中，未能进行批量生产并投入使用。

三、投产电容器的目的及项目：

．投产目的：为了满足国外、国内市场对具有高电压、大电流负载承受能力、高安全性的金属化薄膜高电压电容器越来越大的市场需求，对该类型的电容器的开发、研制和对现有电容器生产设备及工艺技术的改造也势在必行。针对此现像，公司经研究自身在国际上的销售网络优势，决定出资引进国外先进设备，以满足国外、国内市场对该类型电容器越来越大的需求，填补国内空白、不足之处。

．电容器项目及其用途如下：

高电压并联电容器：该电容器是为到万伏输压、变压线路使用的高压开关柜专门配套的高压电力电容，全世界需求量非常大。我国在此方面尚属空白。如：中国的三峡工程、平顶山，沈阳和西安高压开关厂为万伏输压、变压线路项目配套的开关柜采用电容全部从国外进口。

小型化高频脉冲电容器及直流高压电容器：可用于电磁加速器、核聚变脉冲激光电源等性能试验装置及冲击电压、电流发生装置。

四、高压金属化薄膜电容器投产后市场预测：

因国内对金属化薄膜高电压并联电容器、高频脉冲电容器、直流高压电容器的需求量越来越大且其现在供给状况为全部依靠进口，故如该类型产品在国内生产，将具备很强的市场竞争力。其市场销售预测为：

高电压并联电容器：现国内为万伏输变线项目配套采用该电容全部从国外进口。预计我公司产品推出市场后年到年内将占领国内一定的份额。

．高频脉冲电容器、直流高压电容器现国内电力机车配套采用该电容全部从国外进口。预计我公司产品推出市场后年到年内将占领国内一定的份额。

五、投产所需引进的全自动卷绕机设备及其技术要求

．金属化薄膜高压并联电容器、高频脉冲电容器、直流高压电容器因其使用强场非常高，承受的冲击电流非常大，所以对电容器的耐电压强度、电晕起始电压特性要求非常高，因此电容器元件在卷制过程中应尽可能保持恒张力和尽可能避免膜层间有空隙和皱纹产生。

．国外瑞士麦塔全自动卷绕机在设备上采用了新型的接触压辊、避震系统和张力自动跟踪系统。在保持恒张力卷制元件的同时，接触压辊压在卷制元件上面，这样可以除去膜层间空隙和膜皱纹。通过该技术，结果电容器元件的电晕起始电压大大提高，从而使电容器在保持同等寿命或更高寿命的条件下增加了产品的可靠性并减少了元件的体积，提高了使用电压，完全满足了生产金属化薄膜高压并联电容器、高频脉冲电容器、直流高压电容器所必需具备的条件。

薄膜电容器范文第4篇

关键词： 赋能仪；薄膜电容器；切片机

中图分类号：TN949.199　 文献标识码：B

In Cutting Machine of Capacitor Enablement Instrument Research and Development

LI Xiao-guang, MA Bing, CHEN Liang, QIAN Shuo

(Taiyuan Fenghua Information Equipment Co., Ltd., Taiyuan Shanxi 030024, China)

Abstract: Film Capacitor Enablement Instrument is in the film capacitor production of empowerment is an important equipment, mainly used for film capacitor production of capacitors for empowerment and electric cleaner. This paper introduces the film capacitor Enablement Instrument in cutting machine of capacitor application, analysis of film capacitor Enablement Instrument''s principle of work and the problems in the actual application.

Keywords: enablement Instrument; film capacitor; slicing machine

引 言

电容是电子设备中最基础也是最重要的元件之一，电容的产量占全球电子元器件产品（其它的还有电阻、电感等）的40%以上，基本上所有的电子设备，小到闪盘、数码相机，大到航天飞机、火箭中都可以见到它的身影。作为一种最基本的电子元器件，电容于电子设备来说就像食品对于人一样不可缺少。

电容的种类可以从原理上分为无极性可变电容、无极性固定电容、有极性电容等，依介质的不同，它的种类很多，例如电解质电容、纸质电容、薄膜电容、陶瓷电容、云母电容、空气电容等。

1　薄膜电容

薄膜电容（Film Capacitor）器又称塑料薄膜电容（Plastic Film Capacitor），以塑料薄膜为电介质，因具有优良的特性，如介质损失小、频率响应宽、绝缘电阻高、容值稳定、耐压性能好等，近年来需求激增，而小型化、片式化是有机薄膜电容器的发展趋势。金属化有机薄膜电容器有卷绕式和叠片式，叠片式金属化有机薄膜电容器具有制造成本低、工艺流程短、抗高频脉冲、价格竞争力强、抗大电流能力等突出优点，各种场合都需求很大。叠片式薄膜电容器的主要工艺流程为：镀膜、分切、卷绕、热压、喷金、开边、切片、赋能、焊接、封装、分选、编带等。

2　薄膜电容器赋能仪

2.1　开发背景

随着薄膜电容器的发展，叠片式金属化有机薄膜电容器的需求量越来越大，而叠片式薄膜电容器的设备基本上都是依赖进口，德国、意大利的设备处于垄断地位，价格昂贵，国内设备都是用于一些辅助工艺。一般规模的厂家没有先进设备的支持，一直处于竞争劣势，所以关键设备的研发成为首要任务！

基于此，我们开发了开边、切片、赋能、焊接、封装、分选关键工艺的设备，薄膜电容赋能仪是应用于圆盘式叠片电容切片设备中（本设备主要用于把圆盘式叠片电容条切成符合要求的电容器芯子，电容条从左右两个方向被手动送入过道，并被切成规定长度的芯子，然后电容器芯子被赋能、分选后，被分别置入良品盒和废品盒内）。

2.2　FN-1600赋能仪

该仪器由信号源和功率放大器两部分组成，是以正弦波为载波调制出一个赋能信号并放大后为薄膜电容赋能的，赋能电压、赋能频率、赋能时间均可调，输出功率高，并具有Imin检测功能和PLC接口，可手动控制也可通过PLC或计算机等控制。整机结构如图1所示。

2.2.1　仪器原理

薄膜电容赋能仪的基本工作原理如图2所示。正弦波发生器以及控制电路产生一个幅度受控制的正弦波送到功率放大器，功率放大器把这个调幅波不失真地放大到具体所需电压值，输送到变压器初级，由变压器转换到需要的电压，提供给等待赋能的电容。

2.2.2　正弦波发生器

正弦波发生器电路由集成电路8038以及电路组成，薄膜电容赋能仪正弦波发生器采用了集成电路ICL8038以及电路。ICL8038是精密波形产生与压控振荡器，其基本特性为：可同时产生和输出正弦波、三角波、锯齿波、方波与脉冲波等波形，8038的8脚为调频电压输入端，通过电位器以及频率选择开关调节赋能频率（从0.1KHz到2.0KHz），实际生产中比较常用的是0.5KHz这个赋能频率。调制后的正弦波通过功率放大器放大到具体所需要的峰值电压，输送到变压器的初级，由变压器转换到需要的电压（电压分四档控制）。赋能电压最终被加到设备的赋能工位为电容赋能。

2.2.3　波形调制

薄膜电容赋能仪波形调制电路采用了模拟乘法器电路，由AD633及电路构成。模拟乘法器是对两个模拟信号（电压或电流）实现相乘功能的有源非线性器件，主要功能是实现两个互不相关的信号相乘，输出信号与两输入信号的乘积成正比。AD633是一种典型的模拟乘法器，可以根据客户的具体要求来调节波形的上升时间和赋能时间。

3　设备特点

3.1　性能

赋能电压高，最大1,600V；

赋能频率11档可选；

赋能电压、赋能时间及上升时间可调；

手动/自动两种控制方式；

单步/连续两种输出方式；

具有PLC接口，可通过PLC或计算机控制；

具有Imin检测功能，可区分出不良品。

3.2　技术指标

（1）赋能电压4档选择（峰值Vp）：

0～200V连续可调；200～400V连续可调；400～800V连续可调；800～1,600V连续可调；

（2）赋能频率11档选择：0.1/0.2/0.3/0.4/0.5/0.6/0.7/0.8/1.0/1.5/2.0KHz。

（3）赋能时间：150～450ms连续可调。

（4）峰值上升时间：44～250ms连续可调。

（5）Imin检测：高低电压2档选择。

（6）PLC控制接口：光电隔离。

（7）最大输出功率：1,000W

（8）电源：220V/50Hz 10A。

4　结　论

薄膜电容器的生产工艺流程中，赋能好坏是影响薄膜电容器质量的关键因素，是薄膜电容切片机生产工艺中必不可少的一道工序，对于提高设备的生产效率发挥着至关重要的作用。

参考文献

[1] 翟光亚. 国产分切机的赋能设计与设备改造[J]. 电子元件与材料，2001，3（20）：5-6.

薄膜电容器范文第5篇

公司是国内唯一一家进入世界直流薄膜电容器及金属化膜十大生产厂商的企业，具有行业龙头的规模经营优势、综合配套优势和产品质量优势。目前公司的薄膜电容器产品主要应用于节能照明，通讯等领域，并且公司在规模、技术、管理上高于其他内资竞争对手，使公司可以保持较高利润率。随着全球范围内强制以节能灯取代白炽灯立法的推行以及受国家政策引导，薄膜电容器作为节能灯配套产品镇流器的必用元件，其发展前景看好。此外，随着我国3G建设的展开，通讯设备对薄膜电容器的需求也有望大幅增加。

2009年一季度公占1实现基本每股收益0.09元，稀释每股收益0.09元，每股收益(扣除)0.08元，每股净资产4.32元，净资产收益率2.03％，扣除非经常性损益后净利润18383276.48元，营业收入155059690.25元，归属于母公司所有者净利润19699316元，归属于母公司股东权益972412630.86元。

对此，中金公司认为，其一季度业绩好于市场预期，其毛利率环比回升3.3个百分点至31.4％，主要是薄膜电容器毛利率受益公司加强成本控制得以回升。收入同比下滑11.3％，其中母公司的薄膜电容器业务下滑23.2％，主要是下游需求疲软导致开工率不足所致。最后，中金得出的结论是，在国家不断推进节能减排的大背景下，预计公司二季度有可能受国内节能照明市场拉动，实现环比增长；对于趋势投资者，提示适时关注公司“节能照明概念”和“混合动力汽车概念”驱动的交易性机会。

09年：过渡期与新战略

09年是过渡期，终将破茧重生

公司去年收购上海美星，首尝外延式扩张，将业务延伸至电子变压器领域；此外公司正在研发的汽车用超级电容等新产品，在未来将大有市场。我们认为，09年公司极具竞争优势的传统薄膜电容器业务在宏观经济不景气的情形下可能略有收缩，但由于原材料和劳动力成本压力的降低，公司有望保持现有的毛利水平；而新业务和新市场的开拓将成为公司新的看点。

公司将努力提高国际市场业务份额，并将未来发展战略定位为以能源为主线，围绕节能和新能源为重点开展新品开发，力图开拓节能汽车、风能发电和动力机车等领域。

新战略铸就新路径

公司在08年年报中明确表示“发展战略将以能源为主线，新品开发围绕以节能和新能源为重点展开，公司在节能汽车、风能发电和机车动力等领域，与客户进行技术层面交流，为将来的商务交流打下基础”，法拉电子的未来发展方向已经发生转变，未来以节能与能源领域的开拓成为公司发展新的方向。

新的发展战略将深刻改变法拉电子的发展路径，这是因为：

1、有助于强化企业核心竞争力：企业以“能源”为切入点的战略就是将业务从消费电子领域转入工业电子领域，在工业电力领域，薄膜电容制造拥有较强的技术壁垒(大功率大电流、安全稳定等要求)；

2、有助于提升企业抗周期波动风险能力：工业电子的需求来自于工业投资，这块市场显然要比消费类电子市场波动性小，从而企业经营稳定性也好；

3、为法拉带来更多的发展机会：工业电子对产品性能的要求较高，这决定了薄膜电容专业化制造商的优势更为明显，而纵观法拉的竞争对手，均以多元化为发展战略，在专业化略显不足，而其它薄膜电容专业化企业在规模上又不及法拉。

大功率薄膜电容已经将法拉带入混合动力车市场领域，我们看好这块业务对法拉电子带来的发展。

混合动力车领域的后起之秀

薄膜电容器在混合动力车领域大有可为

在电力电子领域(如较高电压下的交流直流转换)，对耐压及可载电流都有较高的要求。而在工业领域，更是对器件在可靠性、稳定性上有要求。

薄膜电容器与其他电容器技术相比，具有：自愈能力、高载流能力、低电感、设计灵活、热电稳定性、可靠性以及较长的技术寿命等优点。这使得薄膜电容在电力电子领域有着重要的用途。

自愈能力是薄膜电容器一个非常重要的优点。它可以理解为在电压下修补缺陷(如薄膜中的细孔或杂质)的能力。在薄膜的某些薄弱点，如果电场强度超过了它的电介强度，则会发生击穿。在该局部区域由电击穿产生的高温会将介质蒸发成等离子体并散发出去，覆盖在介质上的金属层也会随之散发，这种等离子体的快速膨胀使得该区域很快冷却下来。整个击穿过程在几毫秒后结束，避免了更大的压降，电容器恢复了其工作能力。

薄膜电容器的自愈能力是他们在遭受灾难性故障时获得保护，因此具有更高的可靠性。

目前，在工业领域，薄膜电容器的一个重要应用就是电机上的控制驱动电路。这也是为什么混合动力车和风电设备等都需要使用薄膜电容的原因。电机的驱动装置可以是直流驱动，也可以是变频驱动(称为DC驱动和AC驱动)，变频驱动更为复杂，因为它需要将交流变成直流、再将直流变成交流，在这些变换的电路中就需要使用电容。

未来业绩重要增长点

目前，供应混合动力车用薄膜电容的主要为国际大厂，一台车需要采购金额预计在2000元左右(跟据车型电动程度的不同而有所区别)。法拉作为国内薄膜电容的龙头企业，技术研发实力强。在两年前已经开始介入到该领域的研发当中，并积极和国内整机车厂共同合作开发。由于国内混合动力车才刚刚起步，所以公司该类产品目前还没有进入批量生产的阶段，对公司短期业绩影响有限。

薄膜电容器范文第6篇

1概述

20世纪60年代后期，随着聚丙烯电工薄膜的出现，电力电容器很快地从全纸介质经过纸膜复合介质向全膜介质发展，产生了全膜电力电容器。欧美发达国家在20世纪80年代初就已经实现了全膜化，而当时我国才开始进行全膜电容器研究。20世纪80年代中后期，我国的主要电容器生产企业（桂林电力电容器厂、西安电力电容器厂、上海电机厂电容器分厂）分别从美国通用电气公司（GE）、爱迪生公司和西屋公司引进了全膜电容器制造技术和关键设备，经过消化吸收和改进，我国在20世纪90年代中期也实现了全膜化。全膜电容器具有以下优点：

①击穿场强高（平均值达240MV／m），局部放电电压高，绝缘裕度大；

②介质损耗低（平均水平为0．03％），消耗有功少，发热少，节能，而且运行温升低，产品寿命长；

③比特性好（平均为0．2kg／kvar），重量轻，体积小；④运行安全可靠。由于薄膜一旦击穿，击穿点可靠短路，避免发生由于纸介质击穿碳化造成击穿点接触不良而反复放电造成电容器爆裂的严重故障。由于全膜电容器的显著特点，因此，一出现就得到了的推广应用，产品也得到了不断的发展。目前，先进国家的全膜电容器的设计场强已达到了80MV／m，比特性已达到了0．1kg／kvar。我国的制造企业也正在努力研究、提高全膜电容器的技术水平。本文就主要影响全膜电容器技术水平的三个主要因素，介质材料、结构、工艺进行简要分析。

2介质材料

全膜电容器的固体介质材料是聚丙烯薄膜，液体介质材料是芳香烃类的混合油，目前大多数企业使用苄基甲苯、苯基乙苯基乙烷，也有少数企业用二芳基乙烷。

2．1聚丙烯薄膜

聚丙烯薄膜最早由GE公司在20世纪70年代初应用在电容器上，而且GE公司首创了电力电容器用聚丙烯薄膜生产技术（管膜法）。此后，西欧出现了平膜法生产技术。目前，我国引进了10多条管膜法和平膜法生产线，可以生产粗化膜（单面粗化和双面粗化）和光膜（主要用于自愈式电容器），薄膜厚度最小可达4μm，全膜电容器所用的膜厚通常在10μm以上。经过20多年的发展，国产的聚丙烯薄膜性能与先进国家的已经处于同一水平上，无论是电性能、机械性能还是工艺性能都基本接近，有的性能甚至超过先进国家的水平。以国内电容器生产企业常用的15μm厚的粗化膜为例，国产膜与进口膜性能比较列于表1。

随着全膜电容器技术水平的提高，厚度薄的聚丙烯薄膜的应用越来越大，例如12μm及以下的薄膜将占主导地位。厚度减少后，薄膜制造厂的质量控制难度将会增大，当然薄膜的性能稳定性也会受影响。从国家标准GB／T12802－1996《电容器用聚丙烯薄膜》的规定中可见，12μm膜的（元件法）直流介电强度中值比15μm的低20MV／m（6％），10μm膜的的比15μm膜的低30MV／m（10％）。更主要的是薄膜越薄，电弱点越多，接GB／T12802－1996的规定，12μm以上的薄膜电弱点≤0．5个／m2，而10μm的≤0．6个／m2。如果按2m2／kvar计算，则一台200kvar电容器可能会有多达200个的电弱点，即200个绝缘缺陷。对于高场强电容器，由于运行的场强提高了，选用更薄的薄膜，电容器的损坏几率也会提高。因此，聚丙烯薄膜的性能必须得到提高以后才能应用到更高电场强度（60MV／m以上）的全膜电容器。实际上，某些厂家薄膜的性能指标，比如介电强度和电弱点远高于国标要求值，只是在质量稳定性上需加强控制，即可满足高场强电容器的要求。

从试验的统计得出，降低粗糙度可有效提高薄膜的电气强度，减少电弱点。随着电容器生产工艺的提高和液体介质的发展，浸渍问题已经得到解决。因此，为了提高薄膜的介电强度和减少电弱点，应该使用单面粗化膜或粗糙度更小的薄膜生产高场强全膜电容器。即薄膜制造企业今后应重点控制介电强度和电弱点这两个指标。

2．2液体介质液体介质应渗透到电容器固体介质内的所有空隙，消除产品内的残存气体，提高产品局放性能。因此，对液体介质的基本要求有三个方面：①介电强度高，一般要求达到60kV／2．5mm以上；②析气性好，能够溶解和吸收更多气体；③粘度低，能够充分浸渍和渗透聚丙烯薄膜。

目前普遍使用的苄基甲苯、苯基乙苯基乙烷和二芳基乙烷都能满足以上要求，只是二芳基乙烷的粘度较高，低温性能稍差。

如果用于生产高场强电容器时，液体介质中还必须加入添加剂，以提高液体介质的抗老化性能。

3结构

全膜电容器主要有两种基本结构，一种是隐箔式结构（也叫引线片式结构，如图1a），另一种是凸箔式结构（如图1b）。

为了改善电极的边缘电场畸变，非凸出的铝箔电极边缘通常进行折边处理，尤其在凸箔式结构中普遍采用。由于隐箔式结构需要引线片引出电极，存在接触电阻和尖角，而且不适宜进行折边处理，因此，随着场强的提高，已逐渐淘汰，现基本采用凸箔式带折边的结构。

固体介质通常由两层或三层粗化的聚丙烯薄膜组成。介质的厚度对电极边缘的电场畸变有影响，因此在选择时要注意。

电极边缘的电场强度Ee可按下式计算：式中：εm—固体介质相对介电常数；εy—液体介质相对介电常数；d—电极间距离；δ—铝箔电极厚度；E—均匀处的电场强度从（1）式中可见，铝箔折边，相当于使δ增加一倍，因此，使边缘电场下降到折边前的（30%左右）。相反，如果选用较厚的聚丙烯薄膜或选用三层聚丙烯薄膜时，会使电极间的距离d增大，从而使边缘电场畸变加剧，不利于产品运行。

实际应用中，有的企业为了减少产品的串联数，提高了元件电压，在基本保持电场强度（E）不变的情况下，选择了较厚的薄膜或选择三层膜结构。理论和试验数据表明，这种结构的局部放电性能最差，实际的运行损坏情况也证明了这一点。另外，有的企业为了降低薄膜弱点重合的概率，选择三层膜结构；从理论上分析，三层膜结构确实可以减少弱点重合的概率，但三层膜结构势必要使用厚度更薄的薄膜，薄膜的性能（介电强度、电弱点）将会影响其效果，甚至适得其反。三层膜结构即使可以减少弱点重合概率，实际应用中还有一个因素必须考虑。在产品进行出厂耐压试验时，极间施加2．15Un的试验电压，如果三层膜中的一层存在电弱点时，所有电压加在另外两层膜上，以等厚的三层膜设计场强为55MV／m分析，其试验耐受场强由118MV／m只上升到177MV／m，而薄膜浸油后的击穿场强通常在200MV／m以上，即此台电容器有可能通过出厂试验而将隐患带到电网中。两膜结构时，若其中一层存在电弱点时，其试验耐受场强将上升到236MV／m，即出厂试验时就可将有弱点的产品挑出，而保证出厂产品的质量。实际应用中，三层膜结构的产品出厂合格率确实高于两膜结构，但其早期损坏率也高于两膜结构的产品。超级秘书网

无论是两层膜结构还是三层膜结构，最好选择厚度相同的薄膜。

4工艺

电力电容器制造包括四个方面的工艺：机加工工艺；元件卷制工艺；真空浸渍工艺和油处理工艺。其中后三者为电力电容器的专业工艺。机加工工艺只影响产品外观质量，油处理工艺影响液体介质的性能和质量。下面重点分析元件卷制工艺和真空浸渍工艺。

4．1元件卷制工艺元件卷制是在净化间内，利用卷制机，将固体介质材料（聚丙烯薄膜）和电极材料（铝箔）卷制成为元件的过程。

在元件卷制工艺中，洁净度单位空间中悬浮的尘埃的颗粒是影响产品质量的最主要因素，尤其对全膜电容器而言，由于薄膜具有静电吸附的作用，很容易吸附环境中的尘埃。如果吸附的是导电性颗粒，会使极间电场畸变或产生浮动电位从而使介质击穿；如果吸附的是非导电性颗粒，颗粒在电场作用下会首先击穿从而使介质也击穿。

4．2真空浸渍工艺真空浸渍是利用加热抽真空的方法将电容器内的水份和气体排除后，注入合格的液体介质的过程。

真空浸渍工艺要解决两个关键问题，一是如何尽可能地排除水份和气体；二是如何使液体介质能够充分渗透产品内的所有空隙。

根据真空理论，真空度越高，气体的排除越彻底。但是，即使把真空度提高到1．33×10－1Pa，空隙的气体分子密度仍高达3．2×1016个／m3，如果进一步提高到1．33×10－4Pa，气体密度仍达到3．2×1013个／m3。再加上真空罐内表面和产品表面的吸附气体，想通过抽真空的办法彻底排除气体和水份是不可能的，也是不经济的，实际生产中，真空度最高只到1．33×10－1Pa。通过两种途径解决这个问题，一是利用液体介质的溶气能力将残存的气体溶解；二是在注入液体介质的同时，继续抽真空。随着全膜电容器的电场强度的提高，必须采用边注油边抽真空的方法。

前面已经分析过，薄膜之间具有静电吸附作用，要使液体介质充分渗透到薄膜之间确实很困难，但是压力浸渍工艺的应用有效地解决了浸渍问题。目前，实际应用中的压力浸渍工艺有两种方式；一种是油位差压力浸渍；另一种是利用外力的压力浸渍。油位差压力浸渍如图2所示。其高度差通常只有3m左右，因此压力只有0．3MPa左右，而且顶上的储油罐必须破空。油位差压力浸渍工艺时间较长。

利用外力的压力浸渍如图3所示。其压力可任意调节，可利用强压力进行浸渍，而且不需破空，油路处于密封状态。由于利用了强压力，因此浸渍彻底，而且工艺时间较短。如果压力浸渍工艺效果能进一步提高，则对聚丙烯薄膜的粗化要求可以降低，进而使薄膜的性能提高，提高产品可靠性。

5结论

全膜电容器的技术水平的提高，必须重点研究解决以下四个方面的问题：

①聚丙烯薄膜的性能必须提高，尤其是厚度规格小的薄膜，随着电场强度的提高，薄膜的介电强度和电弱点尤其重要；

②电容器结构的选择必须综合考虑材料的性能和工艺水平；

③真空浸渍过程必须实现边注油边抽真空；

薄膜电容器范文第7篇

不过，多层陶瓷工艺可能会导致不同批次产品以及同一批次不同产品之间的某些参数出现差异，而这些参数对射频设计人员来说是十分重要的，如Q值、ESR，绝缘电阻的变化以及电容值在整个指定的容差范围内的变化。尽管在许多应用场合中，这些参数变化并不会产生负面影响，目前在薄膜元件生产领域的技术突破为，设计人员提供了生产高频微波元件的一种替代方案。

生产半导体所使用的薄膜技术也可以同样用于生产具有严格的电气和物理特性的薄膜无源元件。线宽尺寸和绝缘层厚度可分别达到1um和10nm以下：

严格的线宽尺寸带来了严格的参数容差(电感值和电容值)，此外，其他几项电气性能优势也可以得到进一步优化。由于采用了高真空电极沉积工艺，不同批次产品之间以及同一批次不同产品之间的EsR值极其稳定。而通过化学气相沉积工艺(CVD)得到的超纯净、低K值的绝缘层使得Q值和EsR值都十分稳定。在很宽的频率范围内阻抗值具有稳定性和可预测性。平面栅格阵列(LGA)封装工艺使其能够降低寄生参数。

薄膜元件的这些性能优势会对设计产生影响。通常，对于实现某一特定电路功能，可以减少所需的元件数量。通过减少所用的元件数量，不但会减小设计尺寸，还会节省组装时间和降低组装费用，同时提高产品的可靠性。此外，由于元件的电气性能更加稳定，损耗更低，应用此元件的产品的整体电气性能也会得到提升。

实例：带阻滤波器

带阻滤波器就是薄膜元件的一个实际应用。带阻滤波器的电路设计是阻止特定射频频谱的信号通过而允许其他信号无衰减通过。它也常被称为陷波滤波器、带止滤波器或频带抑制滤波器。带阻滤波器常用于功率放大器和天线前面的匹配电路之间。

以一个典型应用为例。复杂的、覆盖范围广的多带无线电接收器常会意外产生差频和谐波，窄带陷波滤波器就用于衰减这些差频和谐波。由于薄膜近乎完美的特性，使用一个高品质薄膜电容器就可以替换掉双T形设计中所使用的6个元件。

薄膜电容器(如图1所示)还具有一项前面没有提及的性能优势：它的响应只有1个谐振点，因为这种器件使用单绝缘层设计封装成多层陶瓷电容器(MLcc)。图2显示了这种薄膜电容器的部分S21前向传输损耗特性曲线。

制造厂商选用薄膜电容器元件，不但可以获得单层电容器优越的电气性能，还可以尽享MLcc类型元件应用的便利之处。图3显示了薄膜电容器性能的稳定性对电极和氧化层厚度的影响，以及其质量对绝缘层K值的影响。

我们必须认识到薄膜电容器用作带阻滤波器是具有局限性的。因为薄膜电容器通常只能提供小电容值，所以它们局限于频率相对较高的带阻滤波器设计。如果涉及到低频设计，必须采用其他的滤波器方法，通常是使用高Q值的多层射频电容器。

薄膜电感

与空气芯电感相比，薄膜电感具备许多实用的优点(尽管它们无法达到相同的Q值)。在表面贴装过程中，薄膜电感要比空气芯电感更便于抓取和放置。应用目前装配中通用的IR、蒸汽相法和波工艺也很方便对其进行处理。此外，薄膜电感在这些处理过程中以及搬运和强震动环境中都能够保持电感值不变。尽管它们不能像空气芯电感那样在电路中进行调谐，但是一旦确定了实现一定电路功能所需要的准确电感值，就可以使用薄膜电感来替代空气芯电感(假定Q值能够满足需要)。

与薄膜电容器的情况相仿，薄膜电感的ESR和损耗显著降低，这得益干线宽控制以及绝缘层沉积的质量／精度。这使得成品尺寸可以减小到0402封装，并可以实现几乎任何所需的电感值，同时容差精度接近0.05nH。此外，稳定的金属化工艺使得薄膜电感具备了较高的载流能力：不同产品之间载流能力存在差别，最高可达1000mA。

薄膜电感可用于宽带放大器的频率补偿。以前使用的是电阻／电感组合。同薄膜电容器的情况一样，使用薄膜电感器可以减少电路中使用的元件数量，从而减小成品尺寸、降低重量、简化装配、降低成本并提高可靠性。

如同薄膜电容器一样，薄膜电感器只能提供较小的电感值，所以应用上是存在限制的。

也就是说，薄膜电感器可以为设计人员在极高频率处提供一个很好的解决方案。一个常见的应用实例是频率高达数吉赫的振荡器。在高频处，使用线绕电感是不现实的，因为目前生产电感值如此之小的线绕电感的技术尚不具备。

在这种应用场合，设计人员只有两种选择：使用PCB电路板蛇形走线的线路设计来获得低电感值的电感，或者选择微型的表面封装薄膜电感器。

其他薄膜元件

薄膜电容器范文第8篇

电容器一般有陶瓷电容器、有机薄膜电容器和电解电容器三大类。陶瓷电容器、有机薄膜电容器都是用电介质材料直接命名，而电解电容器则是用一种工艺的名称来命名。正因为此，电解电容器具有与陶瓷电容器、有机薄膜电容器完全不同的特性。电解电容器根据所应用的阀金属材料的不同而分为铝电解电容器和钽电解电容器。

1 电解电容器的基本构造特征

电解电容器的内部结构与陶瓷电容器、有机薄膜电容器相比有明显的不同，大致有三个特征：

（1）电解电容器的电介质是在（如铝、钽、铌之类）阀金属表面上通过电解过程所生成的一层极薄的金属氧化膜（可以小到纳米级），此层氧化膜介质完全与组成电容器的一端电极结合成一个整体，它不能单独存在。而陶瓷电容器、有机薄膜电容器的电介质则是由一种独立制造的绝缘材料（如有机薄膜、陶瓷片等）所构成。

（2）电解电容器中生成氧化膜电介质的阀金属是电容器的一个电极称为阳极，也即在极性电解电容器中是接入电路中应用时的正极。电解电容器的另一极并非金属，而是所谓“电解质”（注意电解质不是电介质），它可以为液体，也可为糊状、凝胶或者是固体，这是使电解电容器能够承受极高的工作电场强度以及保持电容器可靠工作的必要条件，这一极称为电容器的阴极。

（3）为了使阴极能与外界电路相连接，又以另一金属与电解质相接触，这是电解电容器接入电路时的负极，它仅起引出阴极的作用。

为了防止电解电容器的阳极和阴极短路，有时需要在两者之间添加电解电容器纸，又称电解电容器隔膜纸。铝电解电容器和钽电解电容器的结构示意图如图1所示。

2 电解电容器的性能特点

电解电容器结构上的特殊性决定了它在性能上有许多独特之处，现简述如下：

（1）单位体积内所具有的电容量特别大，即比容量非常高。电容器的电容量C=ε0·εr·S/d，ε0是真空电容率，εr是电介质的相对介电常数，S是电极的有效面积，d是电介质的厚度。对于电解电容器，d=α·Vf，α是电介质的形成常数，Vf是电介质的形成电压。由于α一般为nm/V级别，因此，电解电容器的电介质厚度一般比陶瓷电容器、有机薄膜电容器小一个数量级以上。另外，铝电解电容器的阳极箔通过电化学腐蚀后其表面积提高数十甚至百倍，钽电解电容器通过金属粉末烧结获得的阳极体同样具有极高的比表面积。因此，电解电容器的比电容量比其它电容器高一个多数量级。

（2）在电解电容器的工作过程中，它的阴极即电解质具有自动修补或隔绝氧化膜中的疵点的性能使氧化膜介质随时得到加固和恢复其应有的绝缘能力，而不致遭到连续的累积性破坏，这种性能称为自愈特性。

（3）工作电场强度非常高。由于电介质的形成系数α一般为nm/V级别，它的倒数就是电介质的工作场强，约达几百kV/mm；这约是陶瓷、有机薄膜工作场强的几十倍。

（4）可以获得很大的额定电容量。铝电解电容器通过铝箔卷绕方式可以方便实现的体积，因此，可以获得非常大的额定电容量。比如，在较低的工作电压范围内，可以方便地获得法拉级数值的电容量，即使高压电解电容器也可以很容易获得数千微法的电容量，这是其它电容器无法实现的。

（5）具有单向导电性，即所谓有“极性”。应用时应按电源的正、负方向接入电路。电解电容器的阳极（正极）接电源的“+”极，阴极（负极）接电源的“—”极；如果接错不仅电解电容器发挥不了作用，而且漏电流很大，短时间内芯子就会发热，破坏氧化膜，随即失效损坏。如果需要短期应用在完全是交流电源或交流成分较强的直流电路中。可以采用一种称为“双极性”的电解电容器就是将阴极引出箔换成与具有氧化膜的阳极相同的电极，这样实际上是两个电解电容器背对背串联的结构，不仅容量减少一半，而且总体也随之增加。“双极”电解电容器仅是改变了电容器的结构，并没有改变氧化膜的单向导电本质，这也是电解电容器的不足。

（6）工作电压有一定的上限。由于电解电容器的电介质是通过电解过程形成的，其形成电压不能无限升高，而电解电容器的工作电压必须小于电介质的形成电压，因此，电解电容器的工作电压有一定限制。例如单个铝电解电容器的工作电压一般最高值为700 V，而固体钽电解电容器的上限值为150 V。

（7）绝缘性能较差。由于电解电容器电极的比表面积比其它电容器高数十倍，且其工作场强同样高数十倍，因此，电解电容器的相对绝缘性能比其它电容器差。但并不妨碍电解电容器的大量使用。

（8）损耗角正切值较大，而且温度、频率特性亦差。主要是由于电解电容器的一个电极是电解质，其电导率较低，导致其等效串联电阻较大；另外由于电解电容器电容量较大，因此其损耗角正切值较大。如果采用液体电解质作阴极，由于液体材料受温度变化影响大，电解电容器的温度特性较差。同时液体电解质中离子迁移率较低，电容量大，因此频率特性也较差。

（9）铝电解电容器易老化，性能的可靠性将逐年下降。这也是与所使用的液体电解质等原材料有密切的关系。如果采用固体电解质，老化性能会得到明显改变。

（10）铝电解电容器最大的特点是容量大、价格便宜。

3 电解电容器的技术进展

电解电容器近年来得到了快速发展，不仅仅是销售量极大增长、电性能简单提高，而且其结构、种类和应用范围都得到极大发展。

薄膜电容器范文第9篇

【关键词】：直流电解电容；交流薄膜电容；老化

0 前言

电容在UPS系统中的应用广泛，大功率电容器主要分为交直流两种，虽然型号众多，但在线式UPS系统中，电容的功能相同的，主要用于整流滤波、稳压等。

在线式UPS的主要部分为：（1）整流器，用于将输入交流变换为直流。（有些设计还会在整流器前增加交流电容器，用于输入端滤波）（2）CB02直流母线电容，在整流器和蓄电池之后，用于维持直流母线电压稳定以及直流滤波。（3）逆变器，用于将直流母线电压逆变成交流输出。（4）CB03输出交流电容，用于输出端滤波。

直流电解电容，介质材料为三氧化二铝，铝箔为电极，用于直流滤波。交流薄膜电容介质材料为聚丙烯，用于交流滤波。如果没有电容滤波，那么UPS系统输出的电能质量会很差，无法满足供电可靠性要求。

1 电容老化击穿事故

直流电容接在整流器输出端正负极间，当电容老化击穿，则直接导致直流正负极短接，造成主回路损毁。因为此处还与蓄电池直连，故障时会直接跳开主回路进线开关和蓄电池进线开关。但此时仍可由静态开关切至旁路运行。

但一些老式的UPS，电容设置在主回路和旁路的总输出回路上，在负载之前，这种设计下，电容短路会导致负载直接失电，且无法切至旁路。

交流电容同样存在这种击穿的可能性，导致交流输出端短路。电容器老化最严重的故障就是上述击穿导致隔直失效，造成正负极极间短路。在UPS历史中，电容击穿导致设备损毁的案例不胜枚举，在排除偶然性故障后，最多的就是因为电容自然老化导致击穿。对电容器这一元件的特性认识不足，导致在预防性维修工作中，没有考虑电容寿期，最终导致巨大损失。

2 电解电容老化的原因分析

交直流电容的老化源于两个基本原理：第一是化学反应，热量和元件内部化学杂质，会导致介质材料的绝缘恶化，例如氧化物，水分，湿气，卤素等等。第二种是漏电，电容介质材料在施加电压后，虽然可以被认为是绝缘的，但仍有微小电流，这种电流即漏电流，这种电流量级非常小，但仍会导致局部热量升高或导致材料电子活跃度增加。漏电流和化学反应都会导致电容容值下降和等效电阻增加。

对于电解电容来说，老化主要源于内部电解质散失，随着电解质减少，电容值减少。工作时内部温度越高，老化过程进行越快，因此，电解电容的老化过程与其内部温度密切相关。除此之外，电容在制造过程中，难免会在内部留存化学杂质。因此，我们目前所使用的电解电容和薄膜电容，都会有这样的老化过程，因此在运行过一段时间后，电容的故障概率会逐渐增大。而且，因为一组电容器通常不止含有一个电容，整租电容中的一个发生击穿，就能导致事故发生。

另外，纹波电流的大小也是造成电容寿命降低的原因之一，由纹波电流产生的热损耗，是影响电解电容器使用寿命的重要因素，当环境温度一定时，在允许的范围内，流过的纹波电流越大，电解电容器使用寿命越短，其原因在于电解电容散热性较差，当纹波电流流过电容器时，在等效串联电阻上将电能转化成热能，因此温度上升，导致寿命降低。

相比较来说，电解电容体积远大于薄膜电容，且在寿命、安全性等方面不如薄膜电容。而且薄膜电容具有耐压高、电流承受能力强、能承受反压而且可以长时间储存等优点，因此在实际应用中，薄膜电容正在逐步替代电解电容。

3 电容寿命的估计

电容器寿命的计算有很多种方法：例如通过计算电解质剩余提交来估算剩余寿命；通过计算电容的等效串联电阻来实现损伤评估；通过计算点解电容核心温度的的理论计算方法，对于使用阿伦尼乌斯方程的电解电容寿命评估方法，并采用参数辨识的方法对电解电容的等效串联电阻进行提取，以之作为估算电解电容损伤；通过直流纹波电压和电流的基波比值，计算等效串联电阻，并在纹波电压和电流中滤除其之路成分，防止负载变化的干扰。

但是由于电容寿命评估只是一个指导原则，且理论计算只是考虑理想运行环境及固有特性前提，因此数据缺乏准确度，在使用量庞大的电容中，无法预知第一个电容会在什么时候出现故障失效，因此需要根据电容寿命的评估，在寿期末定期进行更换，才能确保供电系统安全稳定运行。

对于薄膜电容，尽可能在容值最大损失5%到10%可以进行更换，对铝电解电容最大损失15%-20%来更换，因此，在预计的电容寿期末，需要定期对电容进行测量。除此之外，还要测量等效串联电阻的值，如果该值增加较大，铝电解质电容超过200%，薄膜电容超过100%，就可以进行进一步评估，是否需要更换。

4 总结

薄膜电容器范文第10篇

关键词：干式电容器 金属化薄膜 灌封 高海拔

中图分类号：TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）012-019-02

1 引言

从地理上讲，我国西部及西南地区，大部分为高原地区。随着西部地区经济发展、变频调速技术日益推广和新能源的飞速发展，越来越多的变频器被用到高海拔地域。高原地区水泥、钢铁企业大量使用高压变频器，以及光伏、风力发电站等。以变频器为例，如直接将低海拔地区变频器运用于高海拔地区，变频器会出现控制容量降低且变频器散热、带电间隙以及元器件选型等方面均会出现问题。电容器，作为变频器内部核心元器件之一，其在高海拔条件下运行可靠性，是广大工程师的关注要点。

2 金属化膜电容器在变频器中应用的原理介绍

金属化膜电容，指在有机薄膜上蒸镀上很薄的金属层，然后卷绕而成电容器，使之具有比一般薄膜电容更优的特性，如：自愈保护、高纹波电流耐受、低损耗、低寄生电感等。

变频器上使用的交流滤波电容，特别是大功率变频器，一般为金属化膜电容。少量新投入市场的变频器，其直流滤波电容，也是金属化膜电容。

交流侧滤波电容，主要在变频器与电网接口实现对电网谐波和变频器开关噪声的滤波。一般四象限变频器上应用较多。直流侧滤波电容，对电整流器输出电压进行平滑滤波，并储存一定能量，为逆变器提供稳定的直流电压。

干式电容器，是指电容器卷绕体和外壳之间，采用环氧胶进行灌封。与一般电子产品灌封类似，提高电容器的防尘防潮防腐能力及电绝缘导热性能。油式电容器，在卷绕体和外壳之间采用矿物油进行绝缘和密封。

3 干式电容器在高海拔应用下的制约条件

干式电容器在高海拔条件下应用，有以下影响因素：空气密度低；空气压力低；温度变化较大。

空气密度低，影响到空气绝缘导热性能。高海拔应用电容器，应检视其电气间隙、爬电距离是否满足应用要求。空气密度降低，导热性降低，影响到电容器及电气柜散热，需考核电容器满载且谐波丰富的工况下持续运行，其热点温升能否保证足够寿命。

空气压力低，使部分油式电容器和全部的充惰性气体式电容器，容易误触发电容器过热保护装置。图3介绍了电容器过热保护装置。

电容器过热保护装置是通过金属丝条，将电容器端子和卷绕体连接在一起。当电容器过载时，由于发热功率加大，引起绝缘密封油（惰性气体）膨胀，导致外壳膨胀形变，拉断金属丝条，将电容器从电路中断开，防止进一步过热而爆炸。当外部大气压力过低的时候，电容器内外也形成压力差，引起外壳膨胀，拉断金属丝，电容器可能在正常运行或存储状态下就被切断与端子的连接。从而引起滤波回路失效，变频器无法工作。

昼夜温差大，对干式电容器，因灌封采用环氧胶，环氧胶在凝固后，其热膨胀系数与金属外壳有较大差异。在温度变化时，容易出现环氧胶和金属壳体脱开的情况（图4所示），环氧胶和外壳产生空隙，使潮气、腐蚀气体进入，腐蚀到电容的卷绕体，形成对壳体的短路。

4 干式电容器优化设计

综上可知，高海拔应用的变频器，采用干式金属化膜电容是最佳选择，但需控制好电容器制作工艺，防止灌封胶和外壳间产生开裂。同时，以环氧树脂等固体绝缘材料整体浇注电器设备，将部分外绝缘变为内绝缘，也有提高海拔适应性的功能。在电容器制作工艺方面，以下几方面需注意：

（1）采用耐温范围宽的灌封环氧胶，耐温范围宽的环氧胶在温度变化宽范围内能控制自身膨胀收缩幅度，并增大与外壳接触面的粘附力。经笔者进行的48小时高低温循环（-40℃～85℃，85%RH）存储实验，改用宽温度范围的环氧胶有较好改善。

（2）改进灌封工艺，将一次性成型灌封改为多次灌封，分多次灌封能很好释放掉凝固散发的热能，容易控制成型体的形变率。

（3）壳体内表面进行粗化处理，提高环氧胶的粘附力。在高低温循环存储实验中，粗化内表面后的电容壳体也有很好的改善效果。

（4）壳体的设计改善，通过壳体来限制环氧的体积形变，如在加加强筋、可能形变的方向进行正偏差等。

经以上优化设计，干式电容器进行高低温交变存储实验。

高低温交变存储实验，实验条件如表1，实验结果如表2。

经上述改进，一批次40只干式交流滤波电容器全部进行48小时高低温循环（-40℃～85℃，85%RH）存储实验，没有出现环氧部分和壳体部分裂开现象。

5 现场应用结果

位于青海某风电场现场-42℃～+56℃环境温度范围内，稳定运行两年半，未出现任何异常现象。在每年例行巡检中，对所有干式交流滤波电容进行了详细的外观检视，未发现环氧和壳体脱开的现象。装备此型干式电容器的1.5MW双馈风电变频器正处于正常运行状态中。

参考文献：

[1] 万晓祥，高久玉.高原型高压变频器在高海拔地区的应用[J].建材发展导向，2011（2）.

[2] 罗刚.电子器件灌封材料的现状及发展趋势[J].实验科学与技术，2010（03）.

[3] 王文磊.试谈高海拔对高低压电器的影响[J].高压开关，2005（4）：33-34.

[4] Capacitors for power electronics[J].Electronicon Gmbh，2007：17.