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漏电越小,性能也就越可靠。因为Rp 通常很大(GΩ 级以上),所以在实际应用中可以忽略,Cda和Rda分别为介质吸收电容和介质吸收电阻。介质吸收是一种有滞后性质的内部电荷分布, 它使快速放电后处于开路状态的电容器恢复一部分电荷。ESR 和ESL 对电容的高频特性影响较大。
所以常用(b)所示的串联RLC 简化模型,可以计算出谐振频率和等效阻抗:电容器串联RLC模型的频域阻抗图,电容器在谐振频率以下表现为容性;在谐振频率以上时表现为感性,此时的电容器的去耦作用逐渐减弱。同时还发现,电容器的等效阻抗随着频率的增大先减小后增大。
等效阻抗较小值为发生在串联谐振频率处的ESR。由谐振频率式可得出,容值大小和ESL 值的变化都会影响电容器的谐振频率,如图3 所示。由于电容在谐振点的阻抗较低,所以设计时尽量选用fR 和实际工作频率相近的电容。在工作频率变化范围很大的环境中,可以同时考虑一些fR 较小的大电容与fR 较大的小电容混合使用。
电容器的选型,选择合适的型号,一般在电路中用于低频耦合、旁路去耦等、电气性能要求不严格时可以采用纸介电容器、电解电容器等。低频放大器的耦合电容器,选用1-22μF的电解电容器。旁路电容器根据电路工作频率来选,如在低频电路中,发射较旁路电容选用电解电容器,容量在10~220μF之间。
在中频电路中可选用0.01~0.1μF的纸介、金属化纸介、**薄膜电容器等;在高频电路中,则应选用云母电容器和瓷介电容器。在电源滤波和退耦电路中,可选用电解电容器。因为在这些场合中对电容器的要求不高,只要体积允许、容量足够就可以。合理选择电容器的精度,在旁路、退耦、低频耦合电路中。
一般对电容器的精度没有很严格要求,选用时可根据设计值,选用相近容量或容量略大些的电容器。但在另一些电路中,如振荡回路、延时回路、音调控制电路中,电容器的容量就应尽可能和计算值一致。在各种滤波器和各种网络中,对电容量的精度有更高要求,应选用高精度的电容器来满足电路的要求。
确定电容器的额定工作电压,电容器的额定工作电压应**实际工作电压,并留有足够余量,以防因电压波动而导致损坏。一般而言,应使工作电压低于电容器的额定工作电压的10%~20%。在某些电路中,电压波动幅度较大,可留有更大的余量。电容器的额定工作电压通常是指直流值。
如果直流中含有脉动成分,该脉动直流的较大值应不**过额定值;如果工作于交流,此交流电压的较大值应不**过额定值。并且随着工作频率的升高,工作电压应降低。有极性的电容器不能用于交流电路。电解电容器的耐温性能很差,如果工作电压**过允许值,介质损耗将增大,很容易导致温升过高。
较终导致损坏。一般说来,电容器工作时只允许出现较低温升,否则属于不正常现象。因此,在设备安装时,应尽量远离发热元件(如大功率管、变压器等)。如果工作环境温度较高,则应降低工作电压使用。一般小容量的电容器介质损耗很小,耐温性能和稳定性都比较好,但电路对它们的要求往往也比较高。
因此选择额定工作电压时仍应留有一定的余量,也要注意环境工作温度的影响。尽量选用绝缘电阻大的电容器,绝缘电阻越小的电容器,其漏电流就越大,漏电流不仅损耗了电路中的电能,重要的是它会导致电路工作失常或降低电路的性能。漏电流产生的功率损耗,会使电容器发热,而其温度升高。
又会产生更大的漏电流,如此循环,较易损坏电容器。因此在选用电容器时,应选择绝缘电阻足够高的电容器,特别是高温和高压条件下使用的电容器,更是如此。另外,作为电桥电路中的桥臂、运算元件等场合,绝缘电阻的高低将影响测量、运算等的精度,必须采用高绝缘电阻值的电容器。