陶瓷电容器应用于250V交流电供电电路 解决方案, 电容器, 交流电, 直流电, 陶瓷

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关键字：陶瓷电容器   交流电供电  
引言业内提供的标准的多层陶瓷电容都仅用于直流电路。对于用于250V交流电路的浪涌安规贴片陶瓷电容虽然业已问世，但需要通过符合国际标准的严格的脉冲和峰值电压测试，因此容值范围受到极大限制。
现在，针对250Vac 60Hz持续交流电的应用，Knowles公司的Syfer品牌提供了更高电容值的非安规的解决方案。

背景
通过直流偏置电压可以很好地区分不同电介质的特性：
C0G或超稳定1类电介质材料在外加电压下容值无偏离或仅有很小的偏离。
X7R或稳定的2级电介质材料在外加电压下的偏离情况无法一言以蔽之，但可分为几个子类别：
EIA X7R（CECC 2R1）无电压系数的要求
CECC 2C1/MIL BZ在额定电压下的直流偏置为+20%~-30%
CECC 2X1/MIL BX在额定电压下的直流偏置为+15%~-25%
但是，以上电介质都没有定义在交流电压下工作时的容值变化。
额定电压是直流的电容器却常常用在交流环境下。一般的方法是将直流电容器降额在交流电环境下使用，这样做只能提供需要的可靠性，但却无法得知电容器在实际工作条件下会产生什么样的变化。Knowles公司Syfer品牌的250Vac系列电容器旨在保证交流应用环境下的可靠性和一致性。
另一个需要考虑的因素是电容器的自发热效应，这与电容器的容值、耗散因子、频率和外加电压的振幅有关。

测试条件
为了明确交流环境下多层陶瓷电容的性能，Knowles进行了广泛测试。为了获取电容器在工作中的性能模拟所需要的数据，电路设计师对电流、容值变化和温度的上升作了测量。将电容器妥当地安装在PCB板上，保证PCB不会给电路系统带来额外热量的情况下，在室温基础上我们将温升控制25℃以内。
Knowles还对其产品作了加速寿命测试，测试在升温条件下进行，电压和频率均达到额定最大值，以确保产品达到Knowles的高质量标准。

测试结果
测试显示了当交流电压作正弦变化，电流通过AC250电容器时随之发生的变化，这有助于设计师了解对交流应用中使用AC250片式电容时的情况。
通过电容器的电流定义如下：




Xc是以欧姆为单位的容抗，f是以赫兹为单位的频率，C是法拉为单位的容值。
测试选取了不同尺寸和容值的电容样品进行。从0V开始，在50Hz的频率下递增交流电压有效值，可测量到通过电容器的电流。将每个容值单位通过的电流值（使用初始容值）对比外加电压，即可绘制出测试图示如下。
参考该曲线图，可根据容值推测出电路中的电流。例如：一颗1812 56nF的电容器，可推断通过电路的电流值为4.76mA (0.085mA/nF x 56nF)，而瞬时有效电压值为200V。变化公式1，我们可计算得出容抗值，Xc=200/4.76-3 =>42016.81ohms。由此可计算出理论容值为76nF。



注释：数值具有典型性，会随温度和精度而改变
测试所需设备：用来读取电压和电流值的数字式电压表；外加于测试电路的真实的交流电压有效值由Chroma 6400系列可编程交流电源提供。



注释：数值具有典型性，会随温度和精度而改变
AC250产品系列
产品尺寸从0805到2220，电介质材料为X7R和C0G，容值上限120nF。
容值范围分成四类，分别是在外加电压下容值变化几可忽略不计的C0G， 以及X7R材料的三个子类：X7R A，B和C，其在0V-240V 50Hz下的最大容值变化幅度分别为+30%，+30%~-50%以及+30%~-80%。


关于Knowles:
楼氏集团(Knowles Corporation)是一家纽约证交所上市的公司，它是先进的微型声学器件、特殊元件和人机界面解决方案的全球供应商和行业领导者。
楼氏集团(Knowles)下辖电容器业务单元提供多层电容、高可靠性电容、单层电容、精密可调电容、EMI滤波器和薄膜器件。电容器业务单元由四家卓越的特殊电容器制造商Dielectric Laboratories, Novacap, Syfer 和 Voltronics合并重组而成，制造历史合计逾175年。我们专业设计并制造用于高性能、高可靠性应用的元器件。服务市场涵盖医疗植入和医疗设备、军工、航天/航空电子设备、EMI和连接器滤波、石油勘探、仪器仪表、工业电子、光纤网络、通信及汽车电子。