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0.1uF DF值不良分析

发布时间：

2022-07-19 14:10

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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

100.460

97.553

-2.89%

正常

100.870

100.950

0.08%

正常

96.301

94.078

-2.31%

端面凹陷

98.286

98.825

0.55%

正常

97.608

98.267

0.68%

正常

99.332

99.142

-0.19%

焊接压力过大

97.202

97.193

-0.01%

正常

98.886

99.318

0.44%

正常

98.174

98.735

0.57%

正常

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。