电容器中电容的不可忽略的原因是什么？

BeardRen · 发表于 2020-7-21 15:10

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电容常常被我们所忽视，但坏事的经常可能就是这个不起眼的小东东，网上看到这篇经验分享，说得很好，转过来供大家参考吧：

一、低电平失效

有些采用聚苯乙烯电容器的电子设备，曾因它的“精神病”而让相关的维修技术人员吃尽了苦头，伤透了脑筋。它的等效电容量时而变小(或阻抗变大)，时而正常。把它从电路拆下来用常规方法测量，没有发现问题。如某厂生产的电台，曾因不可捉摸的故障，被迫派出数个维修队外出修理，最后找到故障，都集中在滤波电容CYX(CY-0)型云母电容器上。故障的原因是电容器上的工作电压太低—没有直流偏置，仅有10UV的高频信号电压。
某分压器采用两个电容器构成的电容分压器，对500kHz信号分压，其中一个电容器采用CZX型小型纸介质电容器，分压输出有时正常，有时逐渐变大并维持不变，接着又突然恢复正常。何时变大，维持多久，何时恢复正常无规律可循。

有关人员经多次反复才找到故障原因。原来是因CZX型电容器不适用于低电压工作。

上述事例说明，某些种类的电容器，工作电压太低时，不能正常工作，这就是“低电压失效”，也叫低电平开路。低电平失效的原因是电容器引出线与极板结合处的氧化层在低电平下不能被击穿，该结合处呈现出较大的接触电阻。不同结构的电容器，其低电平失效的阈值不同。
如:  CLZ涤纶电容器为1V以下。
CB14聚苯乙烯电容器为2mV。
CY-22独石电容器为10mV。
有资料显示:CY型云母电容器为0.1V;陶瓷介质电容器为额定工作电压的十分之一。一般来说，工作电压低于1V时，不能随便使用结构上未采取措施的普通聚苯乙烯、云母、涤纶和纸介质电容器。

二、介质吸收效应

某伺服系统中有三路有源平滑滤波器，其平滑时间常数设计为1s，时间常数电容器选用一级精度的CZJX型电容器，测试结果发现，其三路时间常数不同程度地大于理论值，比理论值大约40%。这是由于电容的介质吸收效应所致。

电容器的介质吸收效应决定电容器的低频特性，这是不少线路设计者往往容易忽视的问题。
电容器的介质吸收效应用介质吸收系数Ka表示，不同的介质电容器，其Ka值相差很大，同一电容器的测试持续时间不同，其测量结果也不相同;同一规格，不同生产厂商，不同批次的电容器，其Ka值也有差异。
Ka值过大的电容器，在电路中产生的影响远不只限于上述问题，它对不同电路的影响以不同的形式表现出来。

如: 微分电路变成耦合电路。
锯齿波电路产生的锯齿波回程加大，因而电路不能迅速恢复。
限幅器、箝位器、窄脉冲输出波形发生畸变。
超低频平滑滤波器时间常数变大。
   直流放大器零点受扰动后，单向漂移。
   取样保持电路精度下降。
线性放大器直流工作点漂移。
电源电路纹波加大。

以上种种介质吸收效应的表现，却离不开其本质电容器的“惰性”，即在规定的时间内充电充不到预期值，反之放电也是这样。
Ka值较大的电容器，其绝缘电阻(或漏电流)与理想电容器(Ka=O)不同，它随测试时间加长而增大(漏电流减小)。我国现行的规范规定时间是一分钟。
俺的认识：

低电平失效，不应该作为一个普遍失效来认识，尤其是现代涂镀工艺的应用的当今。它主要产生于早期纸介等卷膜类电容等依靠机械压力连接引线结构中，以及一些可产生微裂缝隙材料工艺中。
印象里，好像介质吸收现象主要发生在有机介质类，而不是石头。
RCD等高压脉冲电路，经常可见低损耗高压陶瓷电容器，能胜任的不光是CBB。作为实例，安规电容X1Y1Y2都是“瓷片”的。7 c3 g& K3 h7 x& r3 I4 t+ q0 |

以上均在个人印象之中，未经考证，见谅。
再举几个例子：
1、对一个小信号是先滤波？还是先放大？----（先无源“粗”滤波，主要是避免大的干扰信号使后级运放饱和或者损坏），然后放大，然后有源滤波最好。注意放大器本身也能滤波。（电容对微弱信号的响应）
2、对一个小信号，如果需要进行积分并放大，积分电容是用独石电容还是薄膜电容？ --选用薄膜电容，毕竟“塑料”不“吸水/渗水”，而“石头电容”容易“吸水/渗水”（介质吸收）
3、开关电源的RCD吸收电路中，瓷片电容老是坏，表现为烧黑? 咋办？--瓷片电容高频损耗大，当吸收的脉冲电流幅值大，频率高，它就发热，热到一定程度就“啪啪啪”了。换成CBB，不但损耗小（损耗低几个数量级，温升低），而且不怕击穿短路哦。

land · 发表于 2020-7-21 15:43

些种类的电容器，工作电压太低时，不能正常工作，这就是“低电压失效”，也叫低电平开路

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