陶瓷电容的介电常数及介质损耗有哪些?
陶瓷电容器不仅可以耐高温、耐腐蚀,而且有较高的介电常数,这对当前集成电路对电容器小型化、高容量的要求是很适宜的
电容器的性能直接取决于陶瓷介质的性能,材料介电常数越大,抗电强度越高,则小型化程度越好
因此制造厂家在围绕提高瓷料性能和发展新材料方面竞相在积极开展工作
人们开发出使用高介电常数的电容器陶瓷钛酸钡一氧化钛挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质,并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极的方法制成陶瓷电容,这种做法的陶瓷电容介电常数高,但损耗大
虽然介电常数高对于减小电容器的尺寸极为有利,但损耗大将会引起瓷片发热,从而导致电容器的击穿
陶瓷电容器的介质损耗主要由三部分组成:1、玻璃相中的电导损耗这部分损耗主要是由玻璃中的离子引起的电导损耗
2、晶相中的损耗它主要是由于晶界附近的晶格容易产生畸变和晶格问题,因而产生弱联系离子造成松池损耗
3、结构不均匀性导致的附加夹层损耗
要降低电容器的介质损耗,主要是减小弱联系离子和弱束缚电子,目前的技术仍在研究发展着
这说明显示器的抗干扰电路特性不良;
解决办法是:
1、在显示器内置电源的初级滤波电路上加装“抗对称性干扰”电路,即两个0.01uf/400V的瓷片电容串联后,两个端点分别接到显示器电源进线的两端,中点接显示器的逻辑地;
2、上面那种方法需要打开显示器外壳,操作起来也比较麻烦;
楼主可改装插线板,具体做法是:
将两个0.01uf/400V的瓷片电容串联起来,两端分别接到插线板的相线(火线)、零线上,中点接插线板的地线。
此线圈的高度在四十厘米左右,具体高度和很多因素有关。
材料:(以下带“*”的为可选材料)
1.高压包一个,不要问如“用什么型号的”一类的话题,因为从理论上讲,任何型号的高压包都可以。
——高压包原则上要买彩电高压包,越大的电视机的高压包,理论上越好。
2.直径0.25mm漆包线200m。尽量用铜的,这么小的线圈,没必要用铝的……
——漆包线在修理电机的地方或电子市场可以买到,绕一个这样的初级,只需要买10元钱的漆包线就够了,一顿饭的钱,大家都承受得起。
3.直径2mm漆包线三米。三米应该差不多。
——同样,在修理电机的地方或者电子市场可以买到。
4.直径十二厘米金属球一个,这个可以在买防盗窗一类的东西的地方买到。而且并不贵,理论上,也就十块钱。
——金属球的强度高,表面光滑,所以用它来做TC的顶端。如果没有球,可以用个表面光滑的导电物体来代替,但是表面积必须和直径12厘米的球相同。
5.直径5厘米,长30厘米PVC管子一根,聚氯乙烯的更好,而有机玻璃是最理想的。
——卖管子的地方也许不会切30厘米卖给你,你也许只能买一根4米长的回来。但是,一根直径五厘米,长四米的管子,价格大约20元,不算贵。反正多买一些没有坏处,以后还可以做其它的东西嘛。
6.2N3055三极管一个。这个也就三块。
——2N3055是大功率NPN晶体管,由于年代较早,有些电子市场已经没有2N3055卖了。如果没有,可以用其它大功率NPN管代替。记住,必须买一个大大的散热片装上。
7.240Ω 5W,27Ω 1W电阻各一个。也许没有正好这么大的,稍微有一点差别也将就。
——如果没有240Ω电阻,可以用1kΩ 2W的电阻四个并联使用。而27Ω的,可以拿4个100Ω的并联代替。
8.一些厚几毫米的绝缘板,不能用木头,最好用塑料。
——有机玻璃是个不错的选择,如果没有有机玻璃,可以用其它类型的绝缘材料代替。
9.12V蓄电池一个。
——如果买不到,可以用12V电脑电源代替。
10.无极性电容若干。
——最好的选择是专用的谐振电容,但是那种电容价格十分高(30~40元)而且体积巨大,容量过大,所以用这种电容是不明智的。用电磁炉MKPH电容吧,这种电容比较适合做小到中型特斯拉线圈。如果没有MKPH电容,就用高压瓷片电容,尽管这种电容效果不怎么好。如果连高压瓷片电容都买不到,就……云母电容吧。切忌使用CBB电容。
11.胶一瓶,502啦,101啦啥的都可以。
——这个不是必须的,但是如果有的话会更好。
12.直径1mm漆包线数米。
——这一项,如果用多股细漆包线代替也不错。
*13.场效应管IRFP250两个。
——用来做ZVS,如果用ZVS,效果远比单管自激好,但是ZVS比单管自激稍复杂。
*14.12V 1W稳压二极管两个。
——用来做ZVS。
*15.10kΩ,470Ω 3W电阻各两个。
——用来做ZVS。
*16.FR107快恢复二极管两个。
——用来做ZVS。如果没有FR107,可以用UF4007或者RU2代替。理论上用肖特基二极管代替也可以,但是我没试过。
*17.模型电路板(俗称洞洞板)一张。
——用来搭建ZVS。
工具:
钳子,剪刀,美工刀,烙铁,锡丝,等等等等……
开始制作之前,先说一下,在制作过程中尽量不要改我列出的这些数据。
开始制作之前,先说一下,在制作过程中尽量不要改我列出的这些数据。
1.次级线圈的制作:
用0.25mm漆包线在管子上绕,线不能交叉;绕1000圈,尽量保证线和线之间没有空隙。有条件的,可
1.连线精简原则
连线要精简,尽可能短,尽量少拐弯,力求线条简单明了,特别是在高频回路中,当然为了达到阻抗匹配而需要进行特殊延长的线就例外了,例如蛇行走线等。
2.安全载流原则
铜线的宽度应以自己所能承载的电流为基础进行设计,铜线的载流能力取决于以下因素:线宽、线厚(铜铂厚度)、允许温升等,下表给出了铜导线的宽度和导线面积以及导电电流的关系(军品标准),可以根据这个基本的关系对导线宽度进行适当的考虑。
3.电磁抗干扰原则
电磁抗干扰原则涉及的知识点比较多,例如铜膜线的拐弯处应为圆角或斜角(因为高频时直角或者尖角的拐弯会影响电气性能)双面板两面的导线应互相垂直、斜交或者弯曲走线,尽量避免平行走线,减小寄生耦合等。
一)通常一个电子系统中有各种不同的地线,如数字地、逻辑地、系统地、机壳地等,地线的设计原则如下:
a.正确的单点和多点接地
在低频电路中,信号的工作频率小于1MHZ,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而应采用一点接地。当信号工作频率大于10MHZ时,如果采用一点接地,其地线的长度不应超过波长的1/20,否则应采用多点接地法。
b.数字地与模拟地分开
若线路板上既有逻辑电路又有线性电路,应尽量使它们分开。一般数字电路的抗干扰能力比较强,例如TTL电路的噪声容限为0.4~0.6V,CMOS电路的噪声容限为电源电压的0.3~0.45倍,而模拟电路只要有很小的噪声就足以使其工作不正常,所以这两类电路应该分开布局布线。
c.接地线应尽量加粗
若接地线用很细的线条,则接地电位会随电流的变化而变化,使抗噪性能降低。因此应将地线加粗,使它能通过三倍于印制板上的允许电流。如有可能,接地线应在2~3mm以上。
d.接地线构成闭环路
只由数字电路组成的印制板,其接地电路布成环路大多能提高抗噪声能力。因为环形地线可以减小接地电阻,从而减小接地电位差。
二)配置退藕电容
PCB设计的常规做法之一是在印刷板的各个关键部位配置适当的退藕电容,退藕电容的一般配置原则是:
a.电源的输入端跨接10~100uf的电解电容器,如果印制电路板的位置允许,采用100uf以上的电解电容器抗干扰效果会更好。
b.原则上每个集成电路芯片都应布置一个0.01uf~`0.1uf的瓷片电容,如遇印制板空隙不够,可每4~8个芯片布置一个1~10uf的钽电容(最好不用电解电容,电解电容是两层薄膜卷起来的,这种卷起来的结构在高频时表现为电感,最好使用钽电容或聚碳酸酝电容)。
c.对于抗噪能力弱、关断时电源变化大的器件,如RAM、ROM存储器件,应在芯片的电源线和地线之间直接接入退藕电容。
d.电容引线不能太长,尤其是高频旁路电容不能有引线。
三)过孔设计
在高速PCB设计中,看似简单的过孔也往往会给电路的设计带来很大的负面效应,为了减小过孔的寄生效应带来的不利影响,在设计中可以尽量做到:
a.从成本和信号质量两方面来考虑,选择合理尺寸的过孔大小。例如对6-10层的内存模块PCB设计来说,选用10/20mil(钻孔/焊盘)的过孔较好,对于一些高密度的小尺寸的板子,也可以尝试使用8/18Mil的过孔。在目前技术条件下,很难使用更小尺寸的过孔了(当孔的深度超过钻孔直径的6倍时,就无法保证孔壁能均匀镀铜);对于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸,以减小阻抗。
b.使用较薄的PCB板有利于减小过孔的两种寄生参数。
c.PCB板上的信号走线尽量不换层,即尽量不要使用不必要的过孔。
d.电源和地的管脚要就近打过孔,过孔和管脚之间的引线越短越好。
e.在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔,以便为信号提供最近的回路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多余的接地过孔。
四)降低噪声与电磁干扰的一些经验
a.能用低速芯片就不用高速的,高速芯片用在关键地方。
b.可用串一个电阻的方法,降低控制电路上下沿跳变速率。
c.尽量为继电器等提供某种形式的阻尼,如RC设置电流阻尼。
d.使用满足系统要求的最低频率时钟。
e.时钟应尽量靠近到用该时钟的器件,石英晶体振荡器的外壳要接地。
f.用地线将时钟区圈起来,时钟线尽量短。
g.石英晶体下面以及对噪声敏感的器件下面不要走线。
h.时钟、总线、片选信号要远离I/O线和接插件。
i.时钟线垂直于I/O线比平行于I/O线干扰小。
J.I/O驱动电路尽量靠近PCB板边,让其尽快离开PCB。对进入PCB的信号要加滤波,从高噪声区来的信号也要加滤波,同时用串终端电阻的办法,减小信号反射。
k.MCU无用端要接高,或接地,或定义成输出端,集成电路上该接电源、地的端都要接,不要悬空。
l.闲置不用的门电路输入端不要悬空,闲置不用的运放正输入端接地,负输入端接输出端。
m.印制板尽量使用45折线而不用90折线布线,以减小高频信号对外的发射与耦合。
n.印制板按频率和电流开关特性分区,噪声元件与非噪声元件呀距离再远一些。
o.单面板和双面板用单点接电源和单点接地、电源线、地线尽量粗。
p.模拟电压输入线、参考电压端要尽量远离数字电路信号线,特别是时钟。
q.对A/D类器件,数字部分与模拟部分不要交叉。
r.元件引脚尽量短,去藕电容引脚尽量短。
s.关键的线要尽量粗,并在两边加上保护地,高速线要短要直。
t.对噪声敏感的线不要与大电流,高速开关线并行。
u.弱信号电路,低频电路周围不要形成电流环路。
v.任何信号都不要形成环路,如不可避免,让环路区尽量小。
w.每个集成电路有一个去藕电容。每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容。
x.用大容量的钽电容或聚酷电容而不用电解电容做电路充放电储能电容,使用管状电容时,外壳要接地。
y.对干扰十分敏感的信号线要设置包地,可以有效地抑制串扰。
z.信号在印刷板上传输,其延迟时间不应大于所有器件的标称延迟时间。
4.印制导线最大允许工作电流
公式:I=KT0.44A0.75
其中:
K为修正系数,一般覆铜线在内层时取0.024,在外层时取0.048;
T为最大温升,单位为℃
A为覆铜线的截面积,单位为mil(不是mm,注意);
I为允许的最大电流,单位是A。
5.环境效应原则
要注意所应用的环境,例如在一个振动或者其他容易使板子变形的环境中采用过细的铜膜导线很容易起皮拉断等。
6.安全工作原则
要保证安全工作,例如要保证两线最小间距要承受所加电压峰值,高压线应圆滑,不得有尖锐的倒角,否则容易造成板路击穿等。
7.组装方便、规范原则
走线设计要考虑组装是否方便,例如印制板上有大面积地线和电源线区时(面积超过500平方毫米),应局部开窗口以方便腐蚀等。
此外还要考虑组装规范设计,例如元件的焊接点用焊盘来表示,这些焊盘(包括过孔)均会自动不上阻焊油,但是如用填充块当表贴焊盘或用线段当金手指插头,而又不做特别处理,(在阻焊层画出无阻焊油的区域),阻焊油将掩盖这些焊盘和金手指,容易造成误解性错误;SMD器件的引脚与大面积覆铜连接时,要进行热隔离处理,一般是做一个Track到铜箔,以防止受热不均造成的应力集中而导致虚焊;PCB上如果有Φ12或方形12mm以上的过孔时,必须做一个孔盖,以防止焊锡流出等。
8.经济原则
遵循该原则要求设计者要对加工,组装的工艺有足够的认识和了解,例如5mil的线做腐蚀要比8mil难,所以价格要高,过孔越小越贵等
9.热效应原则
在印制板设计时可考虑用以下几种方法:均匀分布热负载、给零件装散热器,局部或全局强迫风冷。
从有利于散热的角度出发,印制板最好是直立安装,板与板的距离一般不应小于2cm,而且器件在印制板上的排列方式应遵循一定的规则:
同一印制板上的器件应尽可能按其发热量大小及散热程度分区排列,发热量小或耐热性差的器件(如小信号晶体管、小规模集成电路、电解电容等)放在冷却气流的最上(入口处),发热量大或耐热性好的器件(如功率晶体管、大规模集成电路等)放在冷却气流最下。
在水平方向上,大功率器件尽量靠近印刷板的边沿布置,以便缩短传热路径;在垂直方向上,大功率器件尽量靠近印刷板上方布置,以便减少这些器件在工作时对其他器件温度的影响。
对温度比较敏感的器件最好安置在温度最低的区域(如设备的底部),千万不要将它放在发热器件的正上方,多个器件最好是在水平面上交错布局。
设备内印制板的散热主要依靠空气流动,所以在设计时要研究空气流动的路径,合理配置器件或印制电路板。采用合理的器件排列方式,可以有效地降低印制电路的温升。
此外通过降额使用,做等温处理等方法也是热设计中经常使用的手段。
1、控制声音到最小,反而还有声音输出,同时有嗡嗡杂声。表明你的控制和降噪电路设计有问题。特别是在没有在功放的末级输入前进行控制。重点检查音量控制电路和反馈电路。
2、如果是原设计的滤波电容6800uf一般都已经够用,你如果条件允许可以更换“红宝石”等系列的高档电容。这是滤低频的,高频滤波电容你可以检查下原滤波电路是否已经存在。正常情况下是已经有的,不需要再另行添加。如果电源滤波不好,那不管声音大小多少都是会有嗡嗡声。
3、CBB是涤纶获瓷片电容,是没有正负之说
4、喇叭上标的功率有两种,W 的是额定功率,VA的是视在功率,没有所谓的峰值之说。
5、如想让放大后的声音能出优美旋律,那还要高、中、低音各走其通道,现在市场上有专门调试好的分频器出售,你可以去买一个,个人总结是不提议你自己制作。因为分频器的原理就是LC组合,但是电感的绕法和极性以及线圈的匝数都是很严格要求,最为敏感的是线与线之间的松紧程度。然后对PCB 的布线走向也是有要求的,因为PCB 板也是相当于一个电容。在分频器中使用的电容有多种,不能一一列举,具体视电路的设计需求来定。
说在最后:如果楼主是位专业的电子工程师,那可以试着调试下,如果是非专业人员,建议是买套新的方便,因为从功放到分频器都是要相当高的专业知识。还有功放输出前是要有输出保护电路的。这个必不可少。
尽管每种电容器都能储存电能,但对于特定的应用来说,电介质技术在电容器的选择中起着重要的作用
电容器在电源中最重要的应用是在存储能量、浪涌电压保护、EMI抑制和控制电路等方面
一:储能储能型电容器通过整流器收集电荷,并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端
根据不同的电源要求,器件有时会采用串联、并联或其组合的形式,对于功率级超过10KW的电源,通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器
要选择合适的电容值,需查看其额定直流电压、允许的电压波纹和充/放电周期
但是,在选择用于该应用的电解电容器时,应当考虑以下参数
典型电源中的电容器波纹电流为各个频率上的波纹电流的组合
波纹电流的RMS(均方根)值决定了电容器的温升
常见的一个错误是通过把各个频率上的波纹电流的平方值相加来计算RMS电流负载
实际上,必须考虑到随着波纹频率的增加,电容器的ESR下降
正确的做法是根据波纹因子的频率图估算出高频(到100HZ)时的波纹电流
采用估算的电流平方值来确定波纹电流
这才是真实的电流负载
由于环境温度决定着负载条件下的电容器寿命,因此,那些声誉卓著的制造商们均精确定义了波纹电流负载、环境温度与概率寿命之间的关系
在实际工作条件下,利用波纹电流负载和环境温度来确定概率寿命,而将公布的概率寿命作为绝对值
二:浪涌电压保护开关频率很高的现代功率半导体器件易受潜在的损害性电压尖峰脉冲的影响
跨接在功率半导体器件两端的浪涌电压保护电容器(如EPCOSB32620-J或B32651..56)通过吸收电压脉冲限制了峰值电压,从而对半导体器件起到了保护作用,使得浪涌电压保护电容器成为功率元件库中的重要一员
半导体器件的额定电压和电流值及其开关频率左右着浪涌电压保护电容器的选择
由于这些电容器承受着很陡的DV/DT值,因此,对于这种应用而言,薄膜电容器是恰当之选
在额定电压值高达2000VDC的条件下,典型的电容额定值在470PF~47NF之间
对于大功率的半导体器件,如IGBT,电容值可高达2.2ΜF,电压在1200VDC的范围内
不能仅根据电容值/电压值来选择电容器
在选择浪涌电压保护电容器时,还应考虑所需的DV/DT值
耗散因子决定着电容器内部的功率耗散
因此,应选择一个具有较低损耗因子的电容器作为替换
三:EMI/RFI抑制这些电容器连接在电源的输入端,以减轻由半导体所产生的电磁或无线电干扰
由于直接与主输入线相连,这些电容器易遭受到破坏性的过压和瞬态电压
因此,世界上各个地区都推出了不同的安全标准,包括欧洲的EN132400,美国的UL1414和1283以及加拿大的CSAC22.2NO.0,1和8
采用塑膜技术的X-级和Y-级电容器(如EPCOSB3292X/B81122)提供了最为廉价的抑制方法之一
抑制电容器的阻抗随着频率的增加而减小,允许高频电流通过电容器
X电容器在线路之间对此电流提供“短路”,Y电容器则在线路与接地设备之间对此电流提供“短路”
根据所能承受的浪涌电压的峰值,对X和Y电容器还有更细的分类
例如:一个电容值高达1ΜF的X2电容器的额定峰值浪涌电压为2.5KV,而电容值相近的X1电容器,其额定峰值浪涌电压则为4KV
应根据负载断电期间的峰值电压来选择合适的干扰抑制电容器的级别
控制和逻辑电路各类电容器均被应用于电源控制电路中,除非是在恶劣的环境条件下,否则这些电容器都是具有低电压和低损耗的通用型元件
在恶劣的环境下使用的电源,通常选用高温元件
工业或专业用电源,可选择低ESR元件,如EPCOSB45294系列,在要求较高的总体可靠性时,是不错的选择
为了对装配的自动化、外型尺寸的压缩、装配成本的下降以及由此带来的生产率的提高等加以利用,大多数设计师试图沿用控制电路中所采用的SMD电容器技术
但是,选用混合技术以充分利用某些引线元件所具有的低得多的成本这一优势的工程师也不在少数
常见的耦合方式有阻容耦合,变压器耦合,直流耦合和交流耦合。
去耦专指去除芯片电源管脚上的噪声,该噪声是芯片本省工作产生的。
在直流电源回路中,负载的变化会引起电源噪声。例如在数字电路中,当电路从一个状态转换为另一种状态时,就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流,形成瞬变的噪声电压。配置去耦电容可以抑制因负载变化而产生的噪声,是印制电路板的可靠性设计的一种常规做法,配置原则如下:
●电源输入端跨接一个10~100uF的电解电容器,如果印制电路板的位置允许,采用100uF以上的电解电容器的抗干扰效果会更好。
●为每个集成电路芯片配置一个0.01uF的陶瓷电容器。如遇到印制电路板空间小而装不下时,可每4~10个芯片配置一个1~10uF钽电解电容器,这种器件的高频阻抗特别小,在500kHz~20MHz范围内阻抗小于1Ω,而且漏电流很小(0.5uA以下)。
●对于噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和ROM、RAM等存储型器件,应在芯片的电源线(Vcc)和地线(GND)间直接接入去耦电容。
●去耦电容的引线不能过长,特别是高频旁路电容不能带引线。