Конденсаторы Panasonic. Часть 2. Пленка

24 июля 2019

Виктор Чистяков (г. Малоярославец)

Пленочные конденсаторы Panasonic – это устойчивость к высоким пиковым токам и перенапряжениям, работа в высокочастотных и импульсных схемах и использование патентованной технологии Patterned Metallization для повышения надежности.

Данная статья является продолжением серии публикаций о конденсаторах известного производителя электронных компонентов – компании Panasonic. Сегодня предметом нашего внимания будут пленочные конденсаторы производства этой японской компании, технологии их производства, особенности выбора и использования. В огромном ассортименте пассивных электронных компонентов Panasonic большое внимание уделяется совершенствованию именно пленочных конденсаторов.

Пленочные конденсаторы способны выдерживать высокие значения пиковых токов, значительные перенапряжения. Дополнительным преимуществом конденсаторов этого типа является способность к самовосстановлению. Благодаря рекордно низким значениям tg δ пленочные конденсаторы способны хорошо работать на высоких частотах.

Семейства пленочных конденсаторов Panasonic

По существующей фирменной классификации Panasonic в ассортименте пленочных конденсаторов выделены три семейства. Для совместного использования с двигателями переменного тока компания предлагает конденсаторы семейства AC Motor Use, обеспечивающие повышенную надежность как при низком, так и при высоком рабочем напряжении. В зависимости от предназначения конденсатора, его конструкция может быть маслонаполненной или сухой.

Пленочные конденсаторы семейства Automotive Industrial and Infrastructure Use разрабатываются специально для использования в мощном и высоковольтном оборудовании. Их устанавливают в цепях сглаживающих фильтров и демпферов в электрическом транспорте, в мощных промышленных инверторах и в других подобных приложениях.

Конденсаторы из наиболее многочисленного семейства Electronic Equipment Use предназначены для установки в электронных блоках самого различного назначения. Перед вами наиболее полный обзор именно этого семейства пленочных конденсаторов Panasonic, конструктивно выполненных в форме чип-компонентов (тип SMD) или в виде еще более распространенных конденсаторов с проволочными (радиальными) выводами (рисунок 1).

Рис 1. Пленочные конденсаторы Panasonic

Пленочные конденсаторы типа SMD используют для блокировки постоянного тока и фильтрации переменного, их устанавливают в цепях ФАПЧ и в аудиотрактах, в импульсных источниках электропитания и в системах освещения.

Предназначенные для монтажа на печатную плату со сквозными отверстиями пленочные конденсаторы Panasonic с радиальными выводами отличаются стабильными емкостными и температурными характеристиками, имеют небольшие допустимые отклонения параметров, низкое ESR, низкий тангенс угла потерь, у них отсутствует пьезоэлектрический эффект и акустический шум.

Пленочные конденсаторы Panasonic с выводами могут применяться в качестве X- (помехоподавляющих) конденсаторов в цепях питания переменного/постоянного тока и рекомендуются для установки в разнообразной электронной технике.

На рисунке 2 приведен серийный состав и основные характеристики пленочных чип-конденсаторов Panasonic. Они поделены на три подгруппы, в зависимости от применяемого пленочного диэлектрика. Укладываемая стопкой пленка может быть сделана из пластика, PPS (полифениленсульфида) или PEN (полиэтиленнафталата).

Рис. 2. Пленочные конденсаторы типа SMD

На рисунке 3 приведен серийный состав и основные характеристики пленочных конденсаторов с радиальными выводами. Эти конденсаторы также подразделяются на три подгруппы. Одна из них включает в себя модели с металлизированной полипропиленовой пленкой (PP), а другая – с металлизированной полиэстеровой пленкой (PET).

Рис. 3. Пленочные конденсаторы c радиальными выводами

открыть картинку в полном формате

Новинка из второй подгруппы – серия ECWFG – предназначена, в первую очередь, для зарядных цепей в электрическом транспорте.

На этом же рисунке представлена третья группа под названием Safety Standart Approval, в нее вошли прошедшие процесс сертификации серии ECQUA (пленка PP), ECQUL и ECQUG (пленка PET).

Технические характеристики конденсаторов ECQUA, ECQUL и ECQUG из третьей подгруппы подтверждены такими авторитетными международными организациями как VDE (Германия), CSA (Канада) и UL (США). Новинкой в этой подгруппе является серия ECQUA для использования в автотранспорте с целью подавления импульсных выбросов напряжения.

В таблице 1 представлены все серии пленочных конденсаторов Electronic Equipment Use с основными характеристиками и особенностями применения. Номинальное напряжение представлено для постоянного (DC) и переменного (АС) токов.

Таблица 1. Пленочные конденсаторы Panasonic из семейства Electronic Equipment Use

Пример расшифровки заказных артикулов пленочных конденсаторов Panasonic представлен на рисунке 4.

Рис. 4. Расшифровка артикула пленочных конденсаторов Panasonic ECQE(F)

Основные параметры пленочных конденсаторов и выбор серии

Пленочные конденсаторы имеют ряд технических параметров, определяющих возможности их использования в различных устройствах, электрических схемах и цепях. К основным параметрам относятся емкость, рабочее и максимальное напряжения, диапазон рабочих температур. По ним в первую очередь и подбирают необходимый конденсатор. Упростить задачи разработчикам позволяет применяемая Panasonic маркировка и рекомендации по пригодности отдельных серий пленочных конденсаторов для использования в цепях с разными рабочими напряжениями и требованиями.

Помехоподавляющие конденсаторы типов X и Y

Пленочные конденсаторы находят широкое применение во входных и выходных фильтрах для подавления дифференциальных (противофазных) и синфазных помех. Это так называемые конденсаторы типов или классов X и Y. Специально разработанные конденсаторы имеют маркировку X и Y. Класс X1 используется в трехфазном промышленном оборудовании. Эти конденсаторы гарантированно выдерживают броски напряжения до 4 кВ. Более распространенным является класс X2, он используется в бытовых приборах с напряжением сети до 250 В и выдерживает короткие импульсы до 2,5 кВ.

Конденсаторы Y1 устанавливают при номинальном сетевом напряжении более 250 В, они выдерживают импульсное напряжение до 8 кВ. При сетевом напряжении до 250 В используют Y2. Эти конденсаторы выдерживают короткие импульсы до 5 кВ.

Критерии выбора конденсатора

Выбранный по номинальной емкости конденсатор должен обладать необходимой точностью и рабочим напряжением для постоянного и переменного токов, в зависимости от цепи применения.

На рисунке 5 представлена схема преобразователя энергии солнечных элементов, где указано распределение конденсаторов по каскадам.

Рис. 5. Схема преобразователя солнечной энергии DC/AC с рекомендациями по использованию пленочных конденсаторов Panasonic

На рисунке 6 дан пример рекомендуемого использования отдельных серий пленочных конденсаторов Panasonic в разных цепях импульсного источника питания.

Рис. 6. Схема ИИП AC/DC с рекомендациями по использованию различных серий пленочных конденсаторов Panasonic

Инженеры Panasonic напоминают, что при протекании через конденсатор переменного тока (50 или 60 Гц) расчетное (номинальное) напряжение конденсаторов, также обозначаемое «rated», не совпадает с допустимым значением RMS (в данном случае это сокращение от Rated Maximum Sinusoidal – максимальное синусоидальное напряжение).

На отдельной странице в характеристиках конденсаторов указаны допустимые номинальные напряжения для постоянного (В DC) и переменного (В AC) напряжения.

Так, для ECHU (X) эти значения будут равны 16 и 11 В соответственно. А для ECWH20 (V) они составляют, соответственно, 2000 и 531 В. 

Технология Patterned Metallization повышает надежность

При изготовлении обкладок пленочных конденсаторов отдельных серий Panasonic использует технологию шаблонной металлизации (Patterned Metallization) с функциями предохранителей и механизмом защиты (рисунок 7). Эта технология, изначально разработанная для автомобильного сегмента рынка, сегодня находит применение и в других сериях пленочных конденсаторов Panasonic.

Рис. 7. Принцип действия технологии Patterned Metallization

Для требующих повышенной надежности устройств технология Patterned Metallization обеспечивает длительную и надежную эксплуатацию конденсатора. Шаблонная металлизация с плавкими перемычками действует как функция предохранителя, отключая дефектный металлизированный сегмент обкладки, что фактически предотвращает выход из строя всего конденсатора в случае короткого замыкания отдельного сегмента. Отключенный сегмент не окажет серьезного влияния на параметры конденсатора.

Использование цинкового напыления для формирования электродов, а также металлизация пленки алюминием обеспечивают повышенную защиту от влаги. Вакуумное формование корпуса с использованием эпоксидной смолы обеспечивает равномерную толщину без воздушных пузырьков, что еще больше повышает влагостойкость. Такие конденсаторы имеют длительный срок службы до 100 000 часов, работают в расширенном диапазоне температур -40…85°C, отличаются высокой надежностью, огнестойкостью и полностью соответствуют требованиям RoHS. Проектируемые устройства также выигрывают от малых значений ESR и низких потерь.

Рисунки 7 и 8 демонстрируют принцип действия этой технологии и преимущества конденсаторов Panasonic c шаблонной металлизацией. Если конденсаторы конкурентов полностью разрушаются и взрываются на начальной или последующих стадиях эксплуатации, то конденсаторы с Patterned Metallization продолжают работать в немного ограниченном диапазоне температуры.

Рис. 8. Повышенная безопасность и длительный срок службы благодаря встроенному предохранителю

Функция защиты с использованием технологии Patterned Metallization имеется в конденсаторах серий ECQUA, ECQUL и ECQUG.

Заключение

Конденсаторы пленочного типа находят широкое применение при решении различных задач в силовой, коммерческой и бытовой электронике. Область применения пленочных конденсаторов обширна, их можно встретить практически в любом электронном устройстве. Такие конденсаторы устанавливают в высокочастотные и импульсные цепи, порой они оказываются незаменимыми там, где требуется большая нагрузочная способность, а также повышенная стабильность параметров в расширенном температурном диапазоне и при нестабильном напряжении.

Пленочные конденсаторы Panasonic отличаются высоким качеством изготовления с использованием новейших технологий.

В следующей части обзора мы познакомимся с особенностями новой технологии изготовления конденсаторов на основе полимеров. 

Литература

1. Permissible AC voltage correcting to DC rater voltage. Panasonic.
2. Caution about Safety in Use. Panasonic.
3. Summary of Products. Panasonic.
4. Products Catalogu 2019. Panasonic.
5. High Safety & Long Life by Built-In Fuse Function. Panasonic.
6. Film capacitors for automotive. Panasonic.

Список ранее опубликованных глав

1. Виктор Чистяков. Конденсаторы Panasonic. Часть 1. Алюминий