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0.1uF DF值不良分析

  • 分类:技术支持
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  • 来源:
  • 发布时间:2020-07-20
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  • 【概要描述】

    0.1uF DF值不良分析

    【概要描述】

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  • 发布时间:2020-07-20
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    0.1μF/275V D2  DF偏高原因分析
    电容器是电子设备中使用量最大的组件之一,其中DF值为衡量电容器性能四大参数之一(容量、DF、绝缘、耐压),其直接导致电容器使用中发热。当电容器内部的发热量大于向外散发的热量时,电容器内部的温度越来越高,最后导致电容器的热击穿。所以实际使用中电容器内部温度升高是由电容器本身损耗产生的。
    金属化薄膜电容器采用金属化薄膜卷绕、端面喷金属并焊接引线,所以在生产过程中,DF值会成为质量控制的关键因素。金属化薄膜电容器的损耗主要由介质部分与金属部分(极板、极板与喷金层、喷金层与引线、引线)的损耗组成。
    1、 介质部分的损耗
    因为此产品采用聚丙烯薄膜生产,故介质损耗很小,所以其损耗偏高主要为金属部分所导致。
    2、 金属部分的损耗     
    金属化薄膜电容器金属部分的损耗由电容器的引出线损耗(CP线) 、CP线与喷金层的接触损耗,喷金层与素子端面的接触损耗及极板损耗共同组成。即可用下式表示:
    tgδ=tgδ引+tgδ1+tgδ2+tgδ极
    式中:
    tgδ引 : 引线损耗
    tgδ1  : CP线与喷金层的接触损耗
    tgδ2  : 喷金层与素子端面的接触损耗
      tgδ极  : 极板损耗
    2.1引线损耗
    tgδ引 =wC*r引=2πfc*4/π*ρι/d2*kd
    式中:
    ρ:电阻率/Ω.cm;        d:直径/ cm;      ι:长度/ cm;          k:与导线材料有关的常数铜的k=0.106       本公司采用镀锡铜包钢线线,所以上式简化为:
    tgδ引 =0.85*ρι/d2*f*C
         可见,其损耗与长度呈正比,与直径呈反比,当使用在较高频率时,引线损耗是不可忽略部分。
    2.2极板损耗
    金属化薄膜电容器极板示意图如下:

         r极 增大的原因一是金属化膜在加工过程中的R□增大,另一原因是金属层的氧化引起方阻增大,因此在素子卷绕过程中张力应均匀,素子不留空隙,防止金属层氧化。
    a)  CP线与喷金层的接触损耗与喷金层与素子端面的接触损耗
    在焊接良好杰出的情况下, CP线与喷金层的接触损耗tgδ1 应为0.而喷金层与素子端面的接触损耗,由于存在一定的接触电阻,所以喷金层的质量状况很关键。电容器DF增大的主要原因也为此2个接触点所决定。
    输出2.1KV 储能2.5KV 脉冲试验
    一 试验条件     
    温度: 25℃ 使用仪器: 脉冲测试仪  输出电压: 2100Vdc
    湿度: 75% 有效日期: 2008/10/29  储能电压: 2500Vdc
    试验样品)
    0.1UF/275V D2

     

     

        结果

     

    编号

    试验前

    试验后

    变化值

    素子解剖情况

    判定

    静电容量
    (nf)

    DF
    (n*10-4)

    静电容量
    (nf)

    DF
    (n*10-4)

    容值变化率%

    DF值变化
    (n*10-4)

    OK&         NG

    1

    100.460

    1

    97.553

    3

    -2.89%

    2

    正常

    OK

    2

    100.870

    1

    100.950

    1

    0.08%

    0

    正常

    OK

    4

    96.301

    1

    94.078

    25

    -2.31%

    24

    端面凹陷

    NG

    5

    98.286

    1

    98.825

    4

    0.55%

    3

    正常

    OK

    6

    97.608

    2

    98.267

    8

    0.68%

    6

    正常

    OK

    7

    99.332

    1

    99.142

    19

    -0.19%

    19

    焊接压力过大

    NG

    8

    97.202

    1

    97.193

    2

    -0.01%

    1

    正常

    OK

    9

    98.886

    1

    99.318

    2

    0.44%

    1

    正常

    OK

    10

    98.174

    1

    98.735

    2

    0.57%

    1

    正常

    OK

     

    电容器的损耗功率p=V2* W*C*tgδ 由此可见在电压,功率不变的情况下 tgδ增大将直接导致容器的损耗功率的增大。通过以上分析可见,应在以下方面采取改进措施。
    1. 素子端面平整,不凹陷&抽芯。
    2. 喷金作业严格依据SOP作业,不可随意更改其参数。
    3. 焊接头之间的激励调整适当,焊接压力适中。
    4. 焊接电流不宜过大,依据SOP设定。瞬间的电流过大会导致靠近引线部位的素子端面收缩,引起接触电阻增大,采用短路充放电高频(10KHz)可剔出早期失效良品。

    华达

    报告人:郑仕康

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