高压贴片电容是如何划分种类的,如何制作一个电容供电的照明系统?
贴片高压电容有哪些种类?
贴片高压电容在汽车照明以及通讯电源等领域的应用广泛,针对不同行业的需求,这一高压电容的新型产品也衍生出了不同的“家族成员”。今天就让我们分别了解一下贴片高压电容的不同种类和性能特质。
温度补偿型NPO介质
温度补偿型是贴片高压电容中的常见类型。NP0又名COG,它的电气性能是在所有的贴片式高压电容器中最稳定的,基本上不会随着温度、电压或时间的改变而发生变化,属于超稳定型。同时,这种类型的高压电容器也具有低损耗的优秀性能,因此那些对稳定性、可靠性要求比较高的高频、特高频电路中,温度补偿性贴片高压电容器是最佳选择。
高介电常数型X7R介质
高介电常数型的高压电容器在制造过程中利用的是X7R,这是一种强电介质,因而能制造出容量比温度补偿型NPO更大的电容器。通常情况下,高介电常数型的高压贴片电容性能较稳定,有时会伴随着温度或电压时间的改变而发生变化,但是其特有的性能变化并不明显,也同样属于稳定电容材料类型。
基于高介电常数型高压电容器的特性,因此在工业领域,这种电容器通常会被使用在隔直、耦合、傍路、滤波电路以及中高频电路中。
半导体型X5R介质
半导体型的贴片高压电容器采用的电介质是X5R,这种材料具有比较高的介电常数。在工业领域中,该材料常用于生产比容较大、标称容量较高的大容量电容器产品,质量稳定,绝缘性能比较好,而且耐高压。通常情况下,半导体型的贴片高压电容器主要用在电子整机中的振荡、耦合、滤波及傍路电路中。
然而,相比较X7R介质来说,X5R的容量稳定要差一些,除此之外,半导体型贴片高压电容器对容量、损耗对温度、电压等测试条件也比较敏感,在工作中容易被脉冲电压击穿。
结语
作为高压电容中的一员,贴片高压电容器的类型众多,各自拥有不同的性能优点,在工业适用领域的方面也各不相同。通过对上述三个类型的对比,工程师可以依据适用方向选择最佳的产品型号,进行判断和比较。
如何设计一个电容开关的LED电路?
这是一款用电双层型超级电容(以下称超级电容)供电的便携式LED照明灯,只需充电一分钟,可照明半小时。
一、工作原理
全电路由超级电容端电压监测电路、LED驱动电路、充电控制电路构成。而充电电源选用了成品12V/10A直流电源。照明用LED选用8支高亮LED、每4支串联为一组,再两组并联,构成0.5W的照明灯。
超级电容选用100F/2.5V共6支、每3支并联为一组,再两组串联,构成150F/5V的电容器。为了保护超级电容,限定其端电压为4V。
1.电容量及充电时间的估算
当超级电容端电压从4V下降到1V时,其释放的能量△U=150F(42V-12V)/2=1125J=0.3125Wh,对于0.5W的LED,照明时间为0.3125Wh&TImes;60÷0.5W=37.5分。
在充电时,超级电容的端电压从1V充至4V,所需时间t由式It=CV计算,t=150F(4V-1V)/10A=45秒=0.75分。
与镍氢电池相比,充相同的电量,超级电容要快10倍。超级电容组装后实测容量为180F,故充电时间t=180(4—1)/10=54秒。
2.光源驱动电路
驱动电路见图1。选用LED驱动集成电路LT1392,其使用说明书显示输入1V~10V,可驱动IF=20mA的LED8支。但在试验中,当输入电压降至2.3V时灯光开始变暗;约1.2V时亮度急降;至0.9V时全灭。因此为保证照明效果,电容端电压不能低于1.2V。电容可提供的能量△U=180&TImes;(42—1.22)/2=1310.4Ws=0.364Wh。由于驱动电路自身耗电0.25W,故加上LED耗电共0.75W。可照明时间为0.364Wh&TImes;60/0.75W=29分
3.电容端电压监测电路
监测电路见图2。在多个超级电容串联的场合,由于各电容内阻等参数不一致,会导致各电容不能同时充满电,若继续充电,先充满电的电容就会超压而造成损坏,故需给各串联电容分别并联电压监测电路,Tr1、Tr3安装在热阻为1.5℃/W的散热器上。
充电控制电路
电路见图3。充电控制电路采用CVCC方式。当负荷电流大于限制值时工作在恒流方式,小于限制值时工作在恒压方式。这样在利用普通直流电源给超级电容充电时,把最高电压设定为CV电压(4V)、最大电流设定为CC电流(10A),就可以直接充电了。
在图3中,U1为DC/DC变换集成电路,具有输出电压调节端Trim,以便构成CVCC控制。
CC控制电路电流取样电阻R4和差动放大器IC2b检出输出电流,与VR1设定的电流限制值比较,再经IC2a放大后至U1的Trim端,形成CC控制;R11和C10为CC控制电路的相位补偿,以防止反馈环产生振荡;2.5V基准电压由集成稳压器TL431产生。