CBB22 电容与 MKP 电容的差别及选型用法

2017-08-18 96 0

在要求较高的电路中,CBB 电容代替了常见的聚苯或者云母电容,这主要是因为 CBB 电容与聚苯电容相比在体积上占有优势,能够以更小的体积达到同样的性能。但在 CBB 电容的使用过程中,也会遇到 MKP 电容的应用场景;对于很多初学者来说,想要分清这两种电容在区别与用法上的不同并不太容易。本文针对这一问题,介绍 CBB22 电容与 MKP 电容的差别与用法。

CBB22 电容与 MKP 电容的差别及选型用法

图 1 CBB22 与 MKP 电容

一、性能上的区别

安规电容与 CBB22 电容的主要差别在于外包封方式:安规电容的盒式结构阻燃性能和密封性相对要好些,但现在的 CBB22 基本都采用含浸型,其密封性问题也就解决了。内在电性能结构方面,CBB22 系列有些厂家采用铝膜生产、有些采用锌铝膜生产:采用锌铝膜生产与安规电容电性能差不多,特点是承受直流耐压能力强;铝膜结构产品的特点是损耗比锌铝膜小、承受高频交流耐压能力强,但直流耐压能力比不上锌铝膜。

二、用法上的差别

CBB22 的成本比 MKP 低,在电性能上满足实际直流耐压的条件下,几乎在所有场合都可以代替 MKP。以半桥电路中上下两个 0.47 μF 的电容为例,在直流状态下其输出功率可以近似认为等于 0;其交流功率可以按下面的公式计算:

P = U²/XC = U²/(1/2πfC) = U²·2πfC

式中 U 为交流电压的有效值,XC 为容抗,f 为交流电压 U 对应的频率,C 就是容量。各种不同容量的电容所能承受的功率,可参照交流电压与频率按上述公式计算。

三、用途上的区别

MKP 电容主要用于 EMI 进线滤波,CBB 电容主要用于振荡、耦合、阻容降压等电路;CBB22 的成本比 MKP 低,在电性能上满足实际直流耐压的条件下可以代替 MKP。MKP 电容的标称额定电压为 250/275 VAC(X2),但其直流耐压要达到 2000 VDC/2 s;而 CBB22 电容的耐压标准仅为 1.6 倍额定电压等。

四、频率问题

另一个问题是频率。电磁炉用 MKP 电容标有频率(50 kHz),在电磁感应半桥电路中大量使用这种电容,其价格比 CBB22 贵很多,但选用 CBB22 时电容量要比 MKP 电容 0.47 μF 大得多。例如有用上下两只 MKP 0.47(50 kHz)做 3000 W 功率输出的,也有用上下各两只 CBB22(每只 3.3 μF)做 3000 W 的,这两种使用方法哪种更合理?

功率输出关键要看电容器上的交流电压(主要是交流成分)、直流电压和频率的高低。电容器上工作功率的高低与负载功率高低的概念不能混淆,不能单给一个功率一概而论。对于频率,很多标志都是 50~60 Hz,但同样能用在 20~60 kHz 甚至更高的线路上,差别在于不同频率条件下所承受交流电压的高低,主要取决于电容器上所承担的功率不要超过标准值。如果工作电容(MKP61 与 CBB22)上的功率有 3000 W,其电容自身发热会非常大,品质再好的电容也会损坏。

五、选用上的区分

对 CBB22 电容与 MKP61 电容进行选用和区分时,要注意电容器的绝热性能。MKP61 和 CBB22 电容使用聚丙烯膜介质,其损耗较小、自身发热量小,在实际使用线路中温升最好不要超过 6 ℃(高于环境温度),实测许多线路板上的温升都在 4 ℃ 之内;如果温升高于此条件,表明电容器自身工作功率偏大,这两种电容都比较容易失效。

MKP61 电容因为使用阻燃外壳和灌封料,其绝热性能和散热性能优于 CBB22:如果该电容位置靠近功率三极管或其他发热元件,则使用 MKP61 更安全;如果离发热源比较远,则使用 CBB22 更经济。试验发现,电容器靠近功率三极管(三极管发热后散热片上温度超过 115 ℃)时,采用 CBB22 电容容易失效,而使用 MKP61 则比较安全;当电容器与功率三极管(发热源)的距离增大后,CBB22 与 MKP61 电容无明显差别。

六、公式说明与计算举例

公式 P = U²/XC = U²/(1/2πfC) = U²·2πfC 中:U 为交流电压有效值,单位为伏;XC 为容抗,单位为欧姆;π 取 3.14,f 为交流电压的频率、单位为赫兹;C 为电容量、单位为法拉(计算时注意单位换算)。

举例计算:VDE 认证中要求 MKP61-275VAC-105(1 μF)电容承受交流耐压 1500 V(50 Hz),其功率为 P = 1500×1500×2×3.14×50×1×0.000001 = 706.5 W。另一项试验中,CBB22-400V-104 在 40 kHz、60 V AC 条件下的功率为 60×60×2×3.14×40×1000×0.1×0.000001 = 90 W。

本文从性能、用法、用途、频率四个方面对 CBB 电容与 MKP 电容的区分与用法进行了讲解,并结合公式与实例运算进行说明,有助于厘清这两种电容的差异与选用依据。

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