0.1μF/275V D2 DF偏高原因分析
電容器是電子設備中使用量最大的組件之一,其中DF值為衡量電容器性能四大參數之一(容量、DF、絕緣、耐壓),其直接導致電容器使用中發熱。當電容器內部的發熱量大于向外散發的熱量時,電容器內部的溫度越來越高,最后導致電容器的熱擊穿。所以實際使用中電容器內部溫度升高是由電容器本身損耗產生的。
金屬化薄膜電容器采用金屬化薄膜卷繞、端面噴金屬并焊接引線,所以在生產過程中,DF值會成為質量控制的關鍵因素。金屬化薄膜電容器的損耗主要由介質部分與金屬部分(極板、極板與噴金層、噴金層與引線、引線)的損耗組成。
1、 介質部分的損耗
因為此產品采用聚丙烯薄膜生產,故介質損耗很小,所以其損耗偏高主要為金屬部分所導致。
2、 金屬部分的損耗
金屬化薄膜電容器金屬部分的損耗由電容器的引出線損耗(CP線) 、CP線與噴金層的接觸損耗,噴金層與素子端面的接觸損耗及極板損耗共同組成。即可用下式表示:
tgδ=tgδ引+tgδ1+tgδ2+tgδ極
式中:
tgδ引 : 引線損耗
tgδ1 : CP線與噴金層的接觸損耗
tgδ2 : 噴金層與素子端面的接觸損耗
tgδ極 : 極板損耗
2.1引線損耗
tgδ引 =wC*r引=2πfc*4/π*ρι/d2*kd
式中:
ρ:電阻率/Ω.cm; d:直徑/ cm; ι:長度/ cm; k:與導線材料有關的常數銅的k=0.106 本公司采用鍍錫銅包鋼線線,所以上式簡化為:
tgδ引 =0.85*ρι/d2*f*C
可見,其損耗與長度呈正比,與直徑呈反比,當使用在較高頻率時,引線損耗是不可忽略部分。
2.2極板損耗
金屬化薄膜電容器極板示意圖如下:
r極 增大的原因一是金屬化膜在加工過程中的R□增大,另一原因是金屬層的氧化引起方阻增大,因此在素子卷繞過程中張力應均勻,素子不留空隙,防止金屬層氧化。
a) CP線與噴金層的接觸損耗與噴金層與素子端面的接觸損耗
在焊接良好杰出的情況下, CP線與噴金層的接觸損耗tgδ1 應為0.而噴金層與素子端面的接觸損耗,由于存在一定的接觸電阻,所以噴金層的質量狀況很關鍵。電容器DF增大的主要原因也為此2個接觸點所決定。
輸出2.1KV 儲能2.5KV 脈沖試驗
一 試驗條件
溫度: 25℃ 使用儀器: 脈沖測試儀 輸出電壓: 2100Vdc
濕度: 75% 有效日期: 2008/10/29 儲能電壓: 2500Vdc
試驗樣品)
0.1UF/275V D2
編號 |
試驗前 |
試驗后 |
變化值 |
素子解剖情況 |
判定 |
||||
靜電容量 |
DF |
靜電容量 |
DF |
容值變化率% |
DF值變化 |
OK& NG |
|||
1 |
100.460 |
1 |
97.553 |
3 |
-2.89% |
2 |
正常 |
OK |
|
2 |
100.870 |
1 |
100.950 |
1 |
0.08% |
0 |
正常 |
OK |
|
4 |
96.301 |
1 |
94.078 |
25 |
-2.31% |
24 |
端面凹陷 |
NG |
|
5 |
98.286 |
1 |
98.825 |
4 |
0.55% |
3 |
正常 |
OK |
|
6 |
97.608 |
2 |
98.267 |
8 |
0.68% |
6 |
正常 |
OK |
|
7 |
99.332 |
1 |
99.142 |
19 |
-0.19% |
19 |
焊接壓力過大 |
NG |
|
8 |
97.202 |
1 |
97.193 |
2 |
-0.01% |
1 |
正常 |
OK |
|
9 |
98.886 |
1 |
99.318 |
2 |
0.44% |
1 |
正常 |
OK |
|
10 |
98.174 |
1 |
98.735 |
2 |
0.57% |
1 |
正常 |
OK |
電容器的損耗功率p=V2* W*C*tgδ 由此可見在電壓,功率不變的情況下 tgδ增大將直接導致容器的損耗功率的增大。通過以上分析可見,應在以下方面采取改進措施。
1. 素子端面平整,不凹陷&抽芯。
2. 噴金作業嚴格依據SOP作業,不可隨意更改其參數。
3. 焊接頭之間的激勵調整適當,焊接壓力適中。
4. 焊接電流不宜過大,依據SOP設定。瞬間的電流過大會導致靠近引線部位的素子端面收縮,引起接觸電阻增大,采用短路充放電高頻(10KHz)可剔出早期失效良品。
報告人:鄭仕康
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