本文选用新式耐高温金属化聚丙烯膜资料作为介质和电极,选用高温绝缘环氧树脂灌封料进行封装,选用加严的制造工艺,规划出耐高温(上限类别温度为125℃)的金属化聚丙烯膜介质沟通脉冲电容器,扩展了聚丙烯膜电容器的运用规模。
1.绪言
跟着电子科学技能的开展和前进,21世纪的动力问题越来越引人瞩目,全球各个职业都在声势浩大的节能,照明职业便是其间的一部分,据不完全统计,照明用电量很大,因而节能潜力巨大,这给照明职业的元器件供货商供给了商机和应战。电容器职业便是其间的一个受益者,特别是在白炽灯、电感式镇流器被禁用,跟着紧凑型节能灯、电子式镇流器及第四代照明光源或绿色光源LED快速开展的情况下,研发长寿数、高功率电子产品是照明职业的新的开展趋势。
本文首要是从产品规划思路上浅谈怎么规划出额外温度为105℃,作业温度规模为-55℃~+125℃的耐高dv/dt脉冲爬高速率的耐高温聚丙烯膜沟通脉冲电容器。
2.商场调查
该类产品首要运用于照明商场的电子镇流器和LED中,商场需求量比较大,风险性小,客户群首要有飞利浦等全球五大照明厂商,典型的运用电路如下:
2.1 电子镇流器
首要分欧洲电路(如图1所示)和美国电路(如图2所示)两种。
a.欧洲电路:用在C6、C7、C9方位,C6、C7起缓冲效果,C9方位起谐振效果;
b.美国电路:用在C6、C7、C8方位,C6起脉冲推进、C7起谐振效果,C8方位起限流效果;
2.2 LED节能灯电路(如图3所示)用在C6、C8、C9方位,C6、C9起吸收效果,C8起谐振效果。
3.技能要求
气候类别:55/125/56
额外温度:105℃
类别电压:UC=0.75UR
寿数(高温耐久性)试验:1.25UR,105℃,2000h;
要求(GB/T14579-93(IEC 60384-17-1987):
△C/C≤5%,△tgδ10kHz≤0.0015.
dV/dt试验:
充电电压(Vd.c.):UR;放电电阻(Ω):
Rd=短路,充放电次数:100000次4.产品规划及工艺操控
4.1 介质资料的选定
聚丙烯资料以其介质损耗低,稳定性好,体积电阻率高,吸水率低,热收缩率小等特色,比较合适用在沟通与脉冲运用场合。现在聚丙烯膜依据不同的运用要求,分为一般聚聚丙烯膜,高温聚丙烯膜,现把它们的功能比照见表1、表2.
依据表1、表2的比照,咱们选用耐温功能、击穿场强高、热收缩率好的高温聚丙烯膜具作为该类电容器的电介质。
4.2 金属化膜极板及产品结构的挑选
4.2.1 金属化膜镀层资料及方阻的挑选
电极在电容器中起着集合电荷的效果,它的方式跟着电容器结构和运用场合的不同而不同,本文研讨的产品首要是运用在照明职业中的高温、高频沟通场合,要求电容器需接受接连(正弦波)沟通有效值电压Vrms或沟通有效值电流Irms的才能要高。
因而,选用较低的方块电阻(一般为3.0Ω/□±30%)的铝金属作为电极资料,确保有杰出的触摸端面及杰出的电流脉冲强度及较低的ESR,确保产品的耐大电流才能。
4.2.2 产品结构的挑选
因为该产品在运用过程中会长时间作业在高频沟通电压下,所以有必要考虑产品的电晕问题。电晕的产生是因为不滑润的导体产生不均匀的电场,在不均匀的电场周围曲率半径小的电极邻近当电压升高到必定值时,空气游离产生放电构成电晕。
因而,在考虑单串结构产品的开始电晕电压Ub≤300Va.c.的条件下,对不同的额外电压应考虑不同的串式结构规划(如图4所示),以进步产品的开始电晕电压。
4.3 灌封绝缘资料的挑选
因该产品长时间作业在高温、高频沟通脉冲电压下,需求研发开发出一种耐高温特性、细密性、传热功能好的灌封料,通过多轮的对主剂A的成分以及各成分之间的配比、主剂B的成分以及各成分之间的配比、主剂A与固化剂B配比的试验探索验证,研发出了一种新式的耐高温功能好,可主动灌封的高温固化黑色环氧树脂灌封料,把灌封该灌封料和一般灌封料的产品去做高温耐久性试验(如表3所示),该灌封料灌封的产品容量丢失比常温料的丢失小,而且功能远远满意GB/T 14579-93规范规则的等级1的要求。
4.4 工艺操控
4.4.1 卷绕工艺的操控
因该产品在客户端上电路板时会先通过1分钟~2分钟的高温预烘,然后进行260℃,10s的波峰焊接,这儿不同的客户有不同的要求,如:某闻名照明客户的焊接曲线(如图5所示)。
所以对产品的高频损耗要求极高,而且产品通过高温耐焊接热后高频损耗不会变坏恶化。
影响产品高频损耗变坏的首要原因是金属电极蒸镀层与喷金层(电极引出层)之间的触摸损耗。因而,怎么操控好卷绕后芯子端面的质量问题十分要害,笔者针对端面质量问题,做了一般工艺和加严工艺两种试验计划作业产品的比照试验(见表4),依据试验数据能够看出,端面质量加严工艺出产的产品试验后容量丢失、△tgδ100kHz的改变均比一般工艺条件的好。
所以,为了满意客户严苛的要求,卷绕有必要依照加严工艺对芯子端面的质量进行操控。
4.4.2 喷金工艺的操控
实践运用中,快速改变的电压脉冲会导致电容流过很大的峰值电流。这些大电流会在金属喷金层和金属膜之间的衔接区域产生热损耗。为防止过高的温度对这些区域的危害,需进步产品的抗脉冲接受才能(很高的脉冲爬高速率dv/dt和脉冲特征K0值)。
因而,为了进步产品的耐dv/dt的才能,笔者通过多轮的试验验证(产品通过10倍GB /T14579-93规范试验条件快速充放电的耐dv/dt的才能测验(如表5所示)),挑选了一种新式的附着力好、触摸电阻低的无铅金属资料作为电极引出层,而且在喷涂过程中,加严操控了喷金的颗粒度、喷金的气压、喷金的电压、喷金的电流及喷枪的高度等要害因素,然后进步了产品的耐脉冲爬高速率 dv/dt的才能。
5.定论
通过笔者多轮的试验验证,再结合严厉的特别工艺操控,现已研发出该类型的产品,产品的各项功能均能契合GB/T 14579-93规范功能1级的要求,然后扩展了聚丙烯膜%&&&&&%器的运用规模。现在,该产品的功能现已取得飞利浦等全球五大照明厂商的认可。