基于箔式有感电容器在高温高压下的探讨

2011-04-13 16:55:35来源: 互联网
 前言

  1.电容器在节能灯中的工作温度:

  因节能灯的灯管与电子镇流器为一体,当节能灯正常点燃时,灯管的温度在100℃以上,由于灯管紧贴密闭的电子镇流器塑壳,受热传递影响,一部分热量向空间散发,另一部分传导给电子镇流器,再加上塑壳内部元器件发热等综合因素,因此,塑壳内空间的温度可达105℃左右。也就是说电容器要在105℃左右的环境温度下工作。

  2.电容器在节能灯中的额定电压:

  电容器在电子节能灯的电路中,最高额定电压选择一般都在1000V以上,耐压要求比较高。如:电容器在振荡电路中,由于振荡频率比较高,产生的反峰电压(或着瞬时过电压)易使电容器击穿。 来源:http://tede.cn

  一.电容器在高温高压下失效机理的分析

  电容器的击穿在很大程度上决定与它的宏观结构和工艺条件,以及由此而引起的不均匀电场和不均匀的介质,电容器的击穿往往就发生在这些弱点处。在此列举如下主要影响因数进行分析。

  1.介质对电容器击穿的影响:

  ⅰ. 电容器在产品设计时,介质的击穿电压若接近工作电压,易使电容器在高温高压下产生早期失效。

  ⅱ.介质在均匀电场作用下,介质的微观本质和介质质量的不良,如介质表面粗糙、气孔、皱折、裂纹等都会降低介质承受电场强度能力,使介质击穿。

  其机理为电容器介质中的自由电子,在强电场作用下,碰撞中性分子,使之电离产生正离子和新的自由电子。电离过程的急剧发展形成雪崩式的电子流,导致介质击穿。使之电容器在高温高压下的耐受力下降。

  2.极板(铝箔)对电容器击穿的影响:

  铝箔在分切时,由于滚刀不锐利,分切后铝箔盘料的端面将会出现锯齿状、毛刺等。这样的盘料在卷绕中易刺伤介质膜,降低耐电压,严重的毛刺还将导致电容器加压后击穿。

  3.放电路径(留边量)对电容器边缘击穿的影响:

  电容器在瞬时过电压作用下,电容器不仅可能通过介质内部发生击穿,当极板边缘电场显著不均匀或放电路径(留边量)较小时,还有可能沿极板边缘发生表面击穿。如下图所示,“△L”为放电路径, “△b”为留边量, “d”为介质厚度。

  从上图可以看出,若铝箔跑偏或者因产品设计时放电路径(留边量)较小,易导致引线根部表面击穿。这是由于电容器引出线的引出方式所决定的。在正常情况下,引线根部两极间的放电路径ΔL =Δb +d,而无引线端,放电路径ΔL =2Δb +d。若d<<ΔL忽略不计,则引出线端放电路径比无引出线端放电路径减少1/2。加之铝箔在分切时盘料的宽度误差或卷绕过程中因铝箔出现“蛇形”跑偏。致使其中一铝箔极板与该位置另一铝箔上引线根部之间放电路径(留边量)减小,加压后特别是在高温高压下电容器易产生表面击穿。

  4.引线点焊对电容器击穿的影响:

  电容器在卷绕过程中,引出线是直接点焊在铝箔上,因此,点焊时两电极头的压力、点焊电流的大小、点焊平台的平整度等调试不当,将会造成引线与铝箔焊接处产生毛刺,刺伤介质膜,降低耐电压,严重的毛刺将导致电容器加压后击穿,

  5.外包膜热封对电容器击穿的影响:

  电容器芯组卷绕的外包膜是通过热封器的热量将外包膜封住,若热封器的热量控制不当,或热封器与芯组接触时间过长,易烫伤外包膜,影响电容器的耐电压,严重将导致电容器加压后击穿。

  二.控制措施


 

  (一)原材料(介质、铝箔)对电容器击穿影响的控制:

  1.建立完善的原材料管理、检验制度,确保原材料的质量符合要求。

  2.产品设计时,因根据电容器的工作电压高低,正确选择介质厚度,使其能在较大的场强下工作不致于击穿。

  3.分切材料的设备建立完善的管理制度和操作要求,特别是滚刀要定期检查和更换,杜绝不良影患。

  (二)电容器边缘击穿的控制:

  为了防止电容器边缘击穿现象,在设计电容器时,因增加两极板之间的放电路径。另一方面在电容器芯组总放电路径一定时,有引出线一端的放电路径要略大于无引出线一端放电路径。这样才能有效的避免电容器边缘击穿。

  (三)引线点焊对电容器击穿影响的控制:

  1.建立卷绕工序引线焊接过程的控制文件,明确引线与铝箔的焊接状态要求。对于电容器芯组焊接质量,操作工必须定期自检,比如开机前的首件检验。检验员的巡检、专检等等。建立完善的质量考核制度,确保引线焊接状态符合要求。

  2.引线焊接时,两电极头的压力、点焊电流调整要适中,点焊平台应平整无凹槽,引线与铝箔的焊接状态,正反两面目视应平整光滑,不得有毛刺,同时引线与铝箔的焊接应牢固,不得出现引线脱落和铝箔断裂现象。引线的打扁度和打扁长度必须要适中。

  (四)外包膜热封对电容器击穿影响的控制:

  外包膜热封时,热封器热量的大小、热封器与芯组接触时间长短的调整必须以不伤铝箔为益。另,外包膜的长短要适中,过长浪废原材料,过短热封时易烫到铝箔使两极板导电击穿。

  三.结束语

  以上所讲的只是电容器在高温高压下影响耐受力的主要因素。当然,还有很多因素也会影响电容器的耐受力。这就需要我们在生产过程中多方面的加强品质管理和控制。不断的改进和提高,以优质产品满足节能灯市场的需求。

关键字:探讨

编辑:eeleader 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2011/0413/article_5463.html
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