【導(dǎo)讀】近來,對電子設(shè)備除了早前的小且薄,節(jié)能,低噪等要求外,更有望以防止全球氣候變暖為視點(diǎn)達(dá)到生態(tài)所需。在這樣的市場需求下,從2009年開始普及的LED球泡燈在達(dá)到了小且薄的同時還因使用壽命長而實(shí)現(xiàn)了高生態(tài)性,對于其搭載的電子元器件同樣也被要求小型薄型化,使用壽命長。
LED球泡燈因配備了功率為10W左右的小功率電源,主要是使用電解電容和薄膜電容器達(dá)到了平滑功能,但使用小型且更長壽命的陶瓷電容器的事例也在增加。 比傳統(tǒng)的陶瓷材料能獲得更高靜電容量的陶瓷電容器,本文將對其特性進(jìn)行介紹,并介紹以LED球泡燈為主的其他電子設(shè)備的電源推薦使用電路。
新材料陶瓷電容器的性能
新材料陶瓷的特性與傳統(tǒng)材料相比,居里點(diǎn)轉(zhuǎn)移至低溫側(cè),使其在常溫下(25℃)呈現(xiàn)出順電相。因此,新材料產(chǎn)品和傳統(tǒng)的產(chǎn)品相比,能達(dá)到以下性能。
施加直流電壓時的電容值減少率小,確保了高有效電容值(施加直流電壓時的容量)。能確保在施加DC600V時,電容值為傳統(tǒng)材料的2倍。
圖1:靜電容量-直流電壓特性
損耗小,允許紋波電流大。頻率f=250kHz時,允許紋波電流約為1.6倍。
村田公司允許紋波電流值的標(biāo)準(zhǔn)是環(huán)境溫度在25度以下,可通電直至電容器自熱溫度達(dá)到20度。若靜電容量為1µF的產(chǎn)品,頻率f=250kHz時,相對傳統(tǒng)材料產(chǎn)品的2.9Arms的耐電流量,新材料則為4.7Arms。
圖2:發(fā)熱溫度比較
當(dāng)施加直流電壓時機(jī)械應(yīng)變量相對較小,吱吱聲(聲壓級)也很小。與傳統(tǒng)材料相比,新材料的聲壓級只有五分之一。新材料陶瓷的壓電效應(yīng)很小。因此電信號變化引起的機(jī)械振動不易發(fā)生。
圖3:變形量比較
圖4:聲壓級比較
聲壓級減少6dB,意味著聲壓變成1/2,新材料電容器的聲壓級比傳統(tǒng)材料低15dB,聲壓則為1/5。
[page]
產(chǎn)品一覽和使用電路的介紹
圖5:產(chǎn)品(靜電容量)一覽
2010年10月完成了如圖5所示新材料的商品化。另外,關(guān)于能夠獲得的最大靜電容量,引線型或金屬端子型,由于兩個電容疊加式產(chǎn)品的商品化,能夠?qū)崿F(xiàn)額定電壓DC250V的產(chǎn)品為2µF (=1µF×2) 、DC450V的產(chǎn)品為1.1µF (=0.56µF×2) 、DC630V的產(chǎn)品為0.54µF (=0.27µF×2)。 此外,新材料陶瓷電容器的溫度特性是X7T(傳統(tǒng)材料為X7R)。
LED球泡燈的一般電源電路圖如圖6所示。
圖6:電源電路圖
新材料商品的性能如前頁所示,概要如下:
1.確保了比傳統(tǒng)產(chǎn)品更高的有效電容值。
2.允許功率大,紋波電流耐量大。
像LED球泡燈這樣的小功率電源除了噪聲對策還可能作為平滑功能使用,于是形成了如圖1的C4和C5這樣的最合適的設(shè)計(jì)。
具體的電容值的選定,面向日本市場的產(chǎn)品:輸入電壓為AC100V時,整流電路的上下電位差是140Vo-p (=100×√2),所以額定電壓為DC250V的產(chǎn)品可選擇的最大電容值為2µF。同樣的,面向全球市場的產(chǎn)品:輸入電壓為AC240V時,上下電位差為340Vo-p (=240×√2),額定電壓為DC450V的產(chǎn)品可選擇的最大電容值為1.1µF,額定電壓為DC630V的產(chǎn)品可選擇的最大電容值為0.54µF。
另外,LED球泡燈之外,為了改善LED照明設(shè)備的諧波和功率因數(shù),整流電路后加上PFC(功率因數(shù)改善)電路的情況也是有的。因?yàn)樾虏牧袭a(chǎn)品和傳統(tǒng)的產(chǎn)品品相比,損失較小,因此可作為高頻紋波電流耐量也十分出色的PFC輸入電容器來使用。
此外,其他的C1.C2等等可使用的電容如圖7所示。
圖7:其他電路的電容
新材料的電容器是以低損耗、高容量為目標(biāo),進(jìn)行了材料的開發(fā)及商品化。其在電路上的用途除了噪音對策以外,研發(fā)出了最適合用于平滑用途的產(chǎn)品。今后我們除了提供必要的技術(shù)數(shù)據(jù)外(允許紋波電流數(shù)據(jù)等),更會提供更多方便大家使用的信息。