1.关于电容器的发热
随着电子设备的小型化?轻量化,部件的安装密度高,放热性低,装置温度易升高。尤其是功率输出电路元件的发热虽对设备温度的上升有重要影响,但电容器通过大电流的用途(开关电源平滑用、高频波功率放大器的输出连接器用等)中起因于电容器损失成分的功率消耗变大,使得自身发热因素无法忽视。因此应在不影响电容器可靠性的范围内抑制电容器的温度上升。
理想的电容器是只有容量成分,但实际的电容器包括电极的电阻因素、电介质的损失、电极电感因素,具体可用图1中的等价电路表示。
图.1
交流电流通过此类电容器时,会因电容器的电阻成分(esr),产生式.1-1中所示的功率消耗pe,则电容器发热。
2.电容器的发热特性
电容器自身的发热特性测量应在将电容器温度极力抑制为对流、辐射产生的表面放热或治具传热产生的放热状态下进行。此外,在电容率的电压依赖性为非线形的高电容率类电容器中,需同时观察加在电容器上的交流电流与交流电压。小容量的温度补偿型电容器应具备100mhz以上高频中的发热特性,因此须在反射较少的状态下进行测量。
2-1.电容器的发热特性测量系统
高电容率类电容器(dc~1mhz区域)发热特性测量系统的概略如图.2所示。
用双极電源将信号发生器的信号增幅,加在电容器上。用电流探头(通用探头)观察此时的电流,使用电压探头观察电容器的电压。同时用红外线温度计测量电容器表面的温度,明确电流、电压及表面温度上升的关系。
图.2
温度补偿型电容器(10mhz~4ghz带宽)发热特性测量系统的概略和测量状态如图.3所示。
图.3
组成系统的设备及电缆类均统一为50ω,将测量试料装在形成微带线的基板上,两端装有sma连接器。用高频波放大器(amplifier)增幅信号发生器(signal generator)的信号,用定向耦合器(coupler)观察反射同时即施加在试料(dut)上。用衰减器(attenuator)使通过试料输出的信号衰减,用电力计(power meter)观测。同时观测试料表面温度。
2-2.电容器的发热特性数据
作为高介电常数的片状多层陶瓷电容器系列发热特性的测量数据,3216型10uf的b特性6.3v的发热特性数据、阻抗和esr的频率特性如图.4所示。
图.4
表示100khz、500khz、1mhz中交流电流与温度上升的关系和阻抗(z)及esr®与频率的关系。可确认发热特性按100khz》500khz》1mhz的顺序逐渐变小。此外,esr在100khz时为10mω,在500khz时为6mω,在1mhz时为5mω,可确认esr与发热特性的密切关系。
3.发热特性数据的获取方法
发热特性数据可通过本公司的web网站确认。
图.5为本公司提供的设计支援工具----“simsurfing”的画面。可以通过选取型号和希望确认的项目,显示特性。还可以下载spice网络清单或s2p数据作为模拟用数据。请务必灵活运用到各种电子电路设计中去。
图.5
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