1、关于“电容损耗角正切值”
电容损耗角正切值,就是电容的电损耗的比例,如果对一个电容加上一个电压,除了对电容充电的电流外还有漏掉的电流,漏电流被消耗成了热能,因此表示为电阻上的电流。漏电流与纯电容的充电电流之比就是电容损耗角正切值(注意:理论上纯粹的电容是不耗电功率的)。
由于电容器损耗的存在,使加在电容器的电压与电流之间的夹角(相位角)不是理想的90度,而是偏离了一个δ度,这个δ角就称为电容器的损耗角,习惯上以损耗角正切值表示。
2、电容器的能量损耗来自两方面:介质损耗与金属损耗
介质损耗包括 1)、介质漏电流引起的电导损耗
2)、介质极化引起的极化损耗
金属损耗包括 1)、金属极板与引出线接触电阻产生的损耗 2)、金属极板电阻产生的损耗
3)、引出线电阻产生的损耗
在高频电路工作时,金属损耗占的损耗比例会很高,金属损耗随频率和温度的增高而增大。
3、钽电容的损耗角正切分析
固体钽电容由二氧化锰层、石墨层、合金引出层及圆柱形钽芯阳极组成。钽芯在电解液内加正电位赋能可获得一层均匀的无定形Ta2O5氧化膜。假设Ta2O5氧化膜层介质的损耗为Rf,MnO2被膜层的电阻为R1,石墨和合金引线的电阻为R2,并设R0=R1+R2为MnO2和其他的阻抗损耗,所以实际上烧结固钽电容的等效电路分三部分组成。其中Rf=tgf/c,R0=tg0f/c。他们的损耗值随频率特性而异,可以用频率测定法测定。其总的介质损耗角正切值可用下式表示:tg0=tgf+tg0。
损耗角正切分析在振动试验中发现损耗值比较大,而且电容的tg发生变化;实际电路测试和复测发现调零不稳,输出有高频成分等等形式。对电解电容而言,其主要损耗取决于工作电解质电阻所引起的损耗。损耗值的大小还和赋能电压、湿度、钽芯体积、使用频率等都有联系。固体钽电容的的正切值和阻抗主要取决与MnO2和石墨之间界面区域的接触状态;以及MnO2和Ta2O5的接触情况。MnO2和Ta2O5的接触不牢,以致产品在振动时tg变化不稳定。
当然元器件装壳过程中焊料焙化不完全,与壳体形成机械接触,致使在长期贮存中,接触部分氧化脱开而造成等效电阻增大,也会影响损耗值。
4、钽电容损耗角正切值与环境温度的关系
钽电容容量随温度的增加而变大,随温度的减小而变小,特别是大容量的电容的容量变化率比较大;当温度高于和低于25°C时,损耗都会变大。在-55 °C时,电容量减少15%-65%,取决于额定电容量,而且降温时等效串联电阻迅速增加,这些都对钽电容损耗角正切值产生影响。
5、钽电容损耗角正切值与频率的关系
钽电容器的容量随工作或测量频率的增加而降低,损耗逐渐增加。当工作或测试频率等于电容器的谐振频率(一般在0.5-5MHz之间,决定于额定值)时,电容器的容量将丧失,超过谐振频率,元件变成电感。因此电容器的上限使用频率不能超过电容器物理结构决定的谐振频率。
随工作或测量频率的增加,钽电容器的容量随之而降低,钽电容器的损耗角正切(tgδ)随测试或工作频率的增加而增大。钽电容器损耗与使用频率之间的关系如下图所示:
因此,在不同频率下测试或使用时,产品的损耗将增加,设计电路和使用时请注意此变化趋势。
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