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为汽车应用选择正确的电容器
日期:2007/2/1 14:42:05   作者:Dave Richardson,威世公司

虽然无源器件(如电容器)不像微型处理器和数字信号处理器那么富有魅力,但对汽车应用仍然要具备可靠性。为现在的汽车电子选择最具可靠性的电容器,需要设计工程师对一系列不同的元器件参数及其性能特征作出检测。下一步则要考虑汽车电子设备所使用的环境及其所服务的具体应用。

现在,我们来看看四大电介质类电容——钽电容、铝电解电容、多膜电容和陶器电容的特点;解释一下电容温度系数与电压系数的概念;看看这些因素及其它一些因素是如何影响到特定应用的电容选择。

每种不同的电容电介质都有它特定的电容及电压范围。但是,由于应用要求电容值大约在0.1到10F之间,电压小于50V,因此会出现几种重叠的选择。为了找出这些不同类型电容器的性能特征,需要掌握一些有关电容器的基本知识。我们只需用一个公式就能把每种电容器的容值测定出来:

C = K×A/t

每种电容电介质都有固定的介电常数(K),因此,对于给定的电容电介质类型,电容的大小与电容器活性极板的表面积(A)成正比,与电介质的厚度(t)成反比。电介质的厚度也决定了电容器的电压承受能力(额定电压)。

当一个低介电常数与一个低介质击穿强度耦合在一起时(像与多膜电容相连一样),会出现一个低的容积效率。但是,物体尺寸只是电容器的特征之一。例如,薄膜电容器的尺寸非常大,但却具备十分高效和稳定的电子特征,从而弥补了它尺寸大的缺点。

在汽车应用中采用了各种类型的电容器,但现在更趋向于采用容量更大和复杂性更高的元器件。尽管汽车工业采用了许多含铅元器件,但老式的电路板正飞速地被表面贴装元件(SMD)技术所取代。

在最最常见的分类中,把电容器分为两类基本架构:静电电容(薄膜电容和陶瓷电容)和电解电容(钽电容和铝电容)。静电电容一般呈现出很低的ESR 值和阻抗(Z),并且是无极性元件,这意味着它们可以被大量送入装配线以高速插入印制电路板。一般来说,电解电容能提供更高的容值,但是它属于有极性元件,因此必须按正确的极性安装在印制板上。

然而,每个电容,每种类型都有它独特的特征;即使在一种特别类型的电容器中,它是否适合于给定的应用取决于它具体的电介质。例如,钽电容没有磨损失效机理,并且特别适合用在需要寿命长和稳定性的应用上。温度每降低10℃,铝电容的预期寿命会延长一倍,但让它们远离洗涤剂是很重要的。

陶器电容不需要屏蔽浪涌电流,但是对具有高额定电压的元件需要高压屏蔽。薄膜及金属膜电容器特别适用于高电流应用上,而且金属型电容器有自我修复的特点,可以提高应用的可靠性。

要确定最适合于给定应用的电介质类型并不是件易事,选择一个电容器的确是设计多方面的问题。应用可能需要一个最小容值,或一个极低的ESR值。电容的成本、大小以及它的封装也都必须加以考虑。生命终期的可靠性问题也很重要。每种电容器都有自己的一组特性,这些特性会让使它成为给定应用的最佳选择。

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 发布人:dav
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