新型电容的优势及未来前景

    在过去20年中，金属化薄膜电容得到了长足的发展，电容的体积和重量减少3到4倍，技术也得到很大改善，薄膜电容具有的许多优势，使薄膜电容在DC滤波上用来替代电解电容是一个趋势，使用DC-LINK平滑滤波薄膜电容器，可以使薄膜电容比电解电容更加经济地覆盖600VDC以上的电压范围。

    薄膜电容具有很多优势，使薄膜电容替代电解电容成为大功率电力电子设备市场的趋势，这些优势包括：

    一、 承受高有效电流的能力，可达300mA/μF。

    二、抗浪涌能力强,能承受1000V / 1S的浪涌电压1000次。

    三、能承受脉冲宽度上升沿和下生沿比为1.2μs:50μs 或8μs:20 μs的2.5KV尖峰电压。

    四、 承受高峰值电流能力，dv/dt达100V/μs，电感量小，充放电速度快。

    五、耐压高，能承受1.5于额定电压的过压。

    六、无极性,能长期承受反向脉冲电压。

    七、介质损耗小，温度特性好，能在120℃下长期工作。

    八、体积小，长寿命，没有酸污染。

    九、 可长时间存储。

    但是，这种替代并非等额容量替代，薄膜电容的容量只需电解电容的1/2~2/3容量。

    薄膜电容与电解电容原理:

    薄膜电容：对薄膜进行处理,使金属原子能够附在膜上。金属在真空下蒸发(对铝1200℃)浓缩到被处理过的膜表面(膜冷却到-25℃至-35℃)形成金属层，如果电介质出现短路，金属镀层会因此而挥发并将短路的地方隔离开来，这种现象称为自愈效应，金属化膜的自愈效应是提高电压梯度的主要因素； 对于干式技术，在脉冲应用中，电压梯度能够达到500V/μm以上，在DC滤波的应用中，电压梯度能够达到200V/μm，由于电容是按照CEI1071标准进行的设计，电容能够承受几次达两倍于额定电压的浪涌电压的冲击而不会有明显的寿命缩短现象。所以，用户只需考虑应用中所需要的标称电压。

    电解电容：使用氧化铝的电介质属性。铝的电介质常数介于8到8.5之间，工作电压梯度700V/μm。因此，对于900V(DC)，需要1.2um的氧化铝厚度。然而这个厚度是不可能达到的，因为为了具有很好的能量密度，铝箔表面必须有凹槽。显然，在铝箔凹槽与厚度之间有一个比率。铝的厚度减少了铝箔凹槽的容值系数，例如，与低电压电容相比，500V的容值系数为原来的一半。另外，与低电压电解电容的电解液传导率150Ωcm，高电压电解电容(500V)的电解液传导率达到5kΩcm，它的有效值电流被限制在的大约20mA/μF。由于上述原因，典型的电解电容的******标称电压为500V，所以在要求更高电压的情况下，使用者必须将多只电容串联使用。同时，由于各电容的绝缘电阻不同，使用者必须在每个电容上连接电阻以平衡电压。此外，如果超过电压1.5倍的反向电压被加在电容上时，会引起电容内部化学反应的发生.如果这种电压持续足够长的时间，电容就会发生爆炸，或者随着电容内部压力的释放电解液会流出，为了避免这种危险，使用者必须给每个电容并联一个二极管。

    最后，在特定应用中电容的抗浪涌能力也是考察电容的重要指标。实际上，对电解电容而言，允许承受******的浪涌电压是VnDC1.1倍或1.2倍(更好的电解电容)。这种情况迫使使用者不得不考虑浪涌电压而非标称电压。