貼片高壓電容有哪些種類?
貼片高壓電容在汽車照明以及通訊電源等領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛,針對不同行業(yè)的需求,這一高壓電容的新型產(chǎn)品也衍生出了不同的“家族成員”。今天就讓我們分別了解一下貼片高壓電容的不同種類和性能特質(zhì)。
溫度補償型NPO介質(zhì)
溫度補償型是貼片高壓電容中的常見類型。NP0又名COG,它的電氣性能是在所有的貼片式高壓電容器中最穩(wěn)定的,基本上不會隨著溫度、電壓或時間的改變而發(fā)生變化,屬于超穩(wěn)定型。同時,這種類型的高壓電容器也具有低損耗的優(yōu)秀性能,因此那些對穩(wěn)定性、可靠性要求比較高的高頻、特高頻電路中,溫度補償性貼片高壓電容器是最佳選擇。
高介電常數(shù)型X7R介質(zhì)
高介電常數(shù)型的高壓電容器在制造過程中利用的是X7R,這是一種強電介質(zhì),因而能制造出容量比溫度補償型NPO更大的電容器。通常情況下,高介電常數(shù)型的高壓貼片電容性能較穩(wěn)定,有時會伴隨著溫度或電壓時間的改變而發(fā)生變化,但是其特有的性能變化并不明顯,也同樣屬于穩(wěn)定電容材料類型。
基于高介電常數(shù)型高壓電容器的特性,因此在工業(yè)領(lǐng)域,這種電容器通常會被使用在隔直、耦合、傍路、濾波電路以及中高頻電路中。
半導體型X5R介質(zhì)
半導體型的貼片高壓電容器采用的電介質(zhì)是X5R,這種材料具有比較高的介電常數(shù)。在工業(yè)領(lǐng)域中,該材料常用于生產(chǎn)比容較大、標稱容量較高的大容量電容器產(chǎn)品,質(zhì)量穩(wěn)定,絕緣性能比較好,而且耐高壓。通常情況下,半導體型的貼片高壓電容器主要用在電子整機中的振蕩、耦合、濾波及傍路電路中。
然而,相比較X7R介質(zhì)來說,X5R的容量穩(wěn)定要差一些,除此之外,半導體型貼片高壓電容器對容量、損耗對溫度、電壓等測試條件也比較敏感,在工作中容易被脈沖電壓擊穿。
結(jié)語
作為高壓電容中的一員,貼片高壓電容器的類型眾多,各自擁有不同的性能優(yōu)點,在工業(yè)適用領(lǐng)域的方面也各不相同。通過對上述三個類型的對比,工程師可以依據(jù)適用方向選擇最佳的產(chǎn)品型號,進行判斷和比較。
如何設(shè)計一個電容開關(guān)的LED電路?
這是一款用電雙層型超級電容(以下稱超級電容)供電的便攜式LED照明燈,只需充電一分鐘,可照明半小時。
一、工作原理
全電路由超級電容端電壓監(jiān)測電路、LED驅(qū)動電路、充電控制電路構(gòu)成。而充電電源選用了成品12V/10A直流電源。照明用LED選用8支高亮LED、每4支串聯(lián)為一組,再兩組并聯(lián),構(gòu)成0.5W的照明燈。
超級電容選用100F/2.5V共6支、每3支并聯(lián)為一組,再兩組串聯(lián),構(gòu)成150F/5V的電容器。為了保護超級電容,限定其端電壓為4V。
1.電容量及充電時間的估算
當超級電容端電壓從4V下降到1V時,其釋放的能量△U=150F(42V-12V)/2=1125J=0.3125Wh,對于0.5W的LED,照明時間為0.3125Wh×60÷0.5W=37.5分。
在充電時,超級電容的端電壓從1V充至4V,所需時間t由式It=CV計算,t=150F(4V-1V)/10A=45秒=0.75分。
與鎳氫電池相比,充相同的電量,超級電容要快10倍。超級電容組裝后實測容量為180F,故充電時間t=180(4—1)/10=54秒。
2.光源驅(qū)動電路
驅(qū)動電路見圖1。選用LED驅(qū)動集成電路LT1392,其使用說明書顯示輸入1V~10V,可驅(qū)動IF=20mA的LED8支。但在試驗中,當輸入電壓降至2.3V時燈光開始變暗;約1.2V時亮度急降;至0.9V時全滅。因此為保證照明效果,電容端電壓不能低于1.2V。電容可提供的能量△U=180×(42—1.22)/2=1310.4Ws=0.364Wh。由于驅(qū)動電路自身耗電0.25W,故加上LED耗電共0.75W。可照明時間為0.364Wh×60/0.75W=29分
3.電容端電壓監(jiān)測電路
監(jiān)測電路見圖2。在多個超級電容串聯(lián)的場合,由于各電容內(nèi)阻等參數(shù)不一致,會導致各電容不能同時充滿電,若繼續(xù)充電,先充滿電的電容就會超壓而造成損壞,故需給各串聯(lián)電容分別并聯(lián)電壓監(jiān)測電路,Tr1、Tr3安裝在熱阻為1.5℃/W的散熱器上。
充電控制電路
電路見圖3。充電控制電路采用CVCC方式。當負荷電流大于限制值時工作在恒流方式,小于限制值時工作在恒壓方式。這樣在利用普通直流電源給超級電容充電時,把最高電壓設(shè)定為CV電壓(4V)、最大電流設(shè)定為CC電流(10A),就可以直接充電了。
在圖3中,U1為DC/DC變換集成電路,具有輸出電壓調(diào)節(jié)端Trim,以便構(gòu)成CVCC控制。
CC控制電路電流取樣電阻R4和差動放大器IC2b檢出輸出電流,與VR1設(shè)定的電流限制值比較,再經(jīng)IC2a放大后至U1的Trim端,形成CC控制;R11和C10為CC控制電路的相位補償,以防止反饋環(huán)產(chǎn)生振蕩;2.5V基準電壓由集成穩(wěn)壓器TL431產(chǎn)生。