阻容磁器件基础知识

• 电容：介电感应原理制成 ，C=ε*S/d，Ic=C*dVc/dt，能够瞬间进行充放电，直流不通过，交流通过，频率越搞交流电越容易通过；电流相位超前电压90度
  • 功能：储能（放电），平滑（电源滤波），去耦（静噪），耦合（隔直）
  • 规格参数：实际含有等效串联电感ESL，等效串联电阻ESR，绝缘电阻IR，静电电容C
    • 阻抗Z=R+j2ΠfL+1/（2ΠfC），低频由C决定，谐振频率时等于ESR，高频时ESL决定
    • ESR由介质种类，电极和端子材料结构决定，ESR会引入发热，若太大，噪声吸收效果减弱；
    • IR是测量电压和漏电流的比值，若较低，则漏电流引起的发热就会大；
    • ESL有电容器的结构引起的电感成分了，高频时影响较大；
  • 分类：陶瓷电容器，铝电解电容，钽电解电容，薄膜电容；
    • 陶瓷电容：自动化成都高，参数一致性好，容量小，耐高温，缺点：介质缺陷导致漏电
      • 温度容量特性：高容陶瓷电容10~220uF；1类陶瓷电容（温度特性为1条直线）：0.1pF~100pF，-55°~125°；2类陶瓷电容（温度特性为抛物线），稳定性较差：1nF~220uF
      • 频率特性：静电容量相当时（120Hz或1Khz），频率特性在几类电容中最好，常在100Khz~10MHz间作为平滑滤波电容
      • 2类陶瓷电容器老化特性：放置或使用时间延长会导致电容逐步变小，在直流偏置电场时，实际有效容量大幅降低，10年寿命容量衰减30%~50%
    • 铝电解电容：Al2O3，离子导电，铝壳+橡胶，ESR和损耗因数较大
      • 温度特性：低温特性差，高压液体铝电容通常范围-25°~105°
      • 频率特性：频率特性差，不适用于高频电路
      • 寿命：10度法则，末期会电容量大幅下降，损耗因数增加，ESR增加，我司要求5000~10000小时@105°
    • 固态铝电容：导电聚合物是电容器的阴极极板，机制是共轭电子导电；参数一致性好，相比陶瓷容量大，缺点：聚合物高温氧化导致ESR劣化，封装分卷绕和叠层结构
      • 温度特性：较稳定，电压区间：2.5V~35V，温度范围：-55°~125°
      • 频率特性：适用于100~300KHz频率的开关电源噪声滤除
      • 寿命：卷绕结构同铝电解电容；叠层结构寿命很短，如2000小时@105°，且不适用于高温
    • 固体钽电容：分MnO2钽电容（ESR大）和聚合物（Polymer）钽电容（ESR小）；自动化程度低，质量波动大；
      • 温度特性：比较稳定
      • 频率特性：MnO2通常只能用作储能和低频噪声滤除电容；Polymer：与固体铝电容相似；
      • 寿命：polymer不适用于高温且对湿度敏感
    • 金属化薄膜电容：介质是塑料薄膜（PET，PP等），介质损耗较低，介电常数稳定，常用于交流电容，高压电容，高频电容和精密电容；缺点：耐高温和耐湿能力差；华为要求85℃85%RH500~1000小时
      • 温度特性：根据薄膜材料区别，介于一般和稳定；
      • 频率特性：可滤除低频和高频噪声，
• 电阻：导体对电流阻碍作用的大小，分为线性和非线性，常用到的线性电阻包括：金属膜/金属氧化膜，线性电阻，厚膜电阻，合金电阻，薄膜电阻；非线性电阻：热敏电阻和压敏电阻；

  

  • 原理：线性电阻：电阻数值取决于电阻材料的电阻率及其截面积和长度，R=ρ*L/s，金属中金银电阻率较低；非线性电阻：对于某种物理量具有敏感性（温度，光照等），
  • 线性电阻：需注意绕线电阻由于绕线结构，其分布电容和电感系数大，不能用于高频电路；
    • 基本参数：
      • 标称阻值Ω：一般在0~22Mohm间，按照IEC-63优先系数给出，首选E12，E24，E48系列；
      • 精度%：通常选用1%精度；
      • 额定功率W：当环境温度<额定温度时，要求片式薄膜电阻降额应满足60%
      • 额定温度：一般是75或85℃
      • 封装尺寸：与额定功率成正比，满足功率前提下优选小封装，如1206-1/4W
      • 额定电压：pdm表示的最高工作电压
    • 作用：偏置，分压，电流控制，电流检测，阻尼，上下拉等
      • 偏置：施加电压使如三极管的半导体工作称为：“偏置”；
      • 分压：根据串并联的电阻值比例分压；
      • 电流控制：将电流值控制在额定值以下防止器件烧坏；
      • 电流检测：电流流向电阻时，两端科产生电流转换的电压，电压可以测量流向电路的电流；
  • NTC热敏电阻：利用金属氧化物（氧化锰，氧化钴，氧化镍，氧化铜，氧化铝等）材料的半天导体特性，低温时，体内载流子数目较少，阻值较高；高温时，载流子数目增加，电阻值降低，常用于温度检测，温度补偿，突波电流抑制；
  • PTC热敏电阻：以有机聚合物为基体，当有异常电流时，大电流产生的热量使聚合物迅速膨胀，切断导电粒子构成的导电通路，电阻呈高阻态，常用于过流保护，延时启动，恒温加热，过热保护等
  • 压敏电阻：在ZnO中添加Bi2O3等氧化物，当电压低于阈值时，流过电流减小，相当于无穷大的电阻，高于阈值时，电流激增，相当于阻值无穷小的电阻；主要用于电压钳位，吸收多余电流使用；
• 磁器件：分为电感和变压器
  • 电感：一般2个功能引脚，共模电感有4或6个引脚，主要功能：储能，扼流，滤波，谐振
  • 变压器：有2个以上绕组，主要作用为安全隔离，同时兼顾电压变化，多路传输，能量传输，信号采集，阻抗匹配，隔直通交

    

  • 主要参数：电感量、允许偏差、品质因数、分布电容及额定电流等。
    • 电感量L：主要受绕组匝数，尺寸及材料磁导率影响L=u0*N^2*Ae/(le/ur)，其中u0为真空磁导率，ur为磁材料相对磁导率，N为绕组匝数，Ae为有效磁路长度，Lg为气隙长度
    • 饱和电流：磁器件的大磁场特性（直流叠加特性），通常将电感量衰减到初始值70%~80%的通流定义为饱和电流
    • 自谐振频率：SRF，电感的频谱特性；由于磁器件绕组大多圈数多，存在分布电容，器件未达到 磁导率截止频率，电感与寄生电容产生自谐振，因此超过SRF后，呈容性；
    • 绝缘耐压：磁器件的绕组由漆包线绕制而成，导线通过漆包膜绝缘，漆包线匝与匝间，绕组与绕组间不能短路；
    • 绕组的趋肤效应与交流电阻Rac：导体中通过交流电或有交变磁场时，导体内部的电荷密度分布不均匀的现象，随着与导体表面距离增加，导体内部的电流密度呈指数递减，导体内的电荷向导体表面聚集