金属化薄膜电容原理结构与使用注意事项

随着国家经济的高速发展，电力需求日益增加，国家将大力推进坚强智能电网的建设，同时带动了电工仪器仪表行业的迅猛发展。智能电能表作为坚强智能电网内不可或缺的仪表，以其独特的功能不断扩大市场占有率。坚强智能电网的发展，迫切需求新产品的开发，金属化薄膜电容器作为智能电能表内重要的器件得到广泛引用。深圳市创硕达电子有限公司十年电子式电能表用电容器专业制造，与中国电子式电能表行业共同发展。

金属化薄膜电容

金属化薄膜电容是以有机塑料薄膜做介质，以金属化薄膜做电极，通过卷绕方式制成（叠片结构除外）制成的电容，金属化薄膜电容器所使用的薄膜有聚乙酯、聚丙烯、聚碳酸酯等，除了卷绕型之外，也有叠层型。其中以聚酯膜介质和聚丙烯膜介质应用最广。

金属化薄膜电容器是利用聚酯薄膜或聚丙烯薄膜作为介质，锌铝合金通过真空蒸镀方式将其附着在薄膜表面，形成电极。通过无感无极卷绕或叠片方式形成电容器。金属化薄膜电容器具有耐压高，高绝缘电阻，阻抗频率特性好（较小的寄生电感），较低的ESR，高容量稳定性，低损耗角正切。

金属化薄膜电容器使用在电能表上起信号传输，耦合，降压等作用。金属化聚酯薄膜电容器作为耦合电容器由于其绝缘电阻高，能将交流信号或脉冲信号无衰减地耦合到后级，同时又不影响后级的直流工作点。金属化聚丙烯薄膜电容器作为降压电容器由于其损耗角正切低，容量稳定性高（采用特殊工艺，防止破坏性电晕使电容量衰减），能将交流高电压降低到符合后级电路要求的交流低电压，取代原有变压器，使产品体积更小，性能更稳定。

金属化薄膜电容的结构以及原理就是如此，在其特有的原理之下，使得电容的稳定性更强，因此使用寿命也在不断增加，而这样的情况下，对于电容产业的综合发展是有利无弊的。

电容器设计原理及构造

金属化薄膜电容器是利用聚酯薄膜或聚丙烯薄膜作为介质，锌铝合金通过真空蒸镀方式将其附着在薄膜表面，形成电极。通过无感无极卷绕或叠片方式形成电容器。金属化薄膜电容器具有耐压高，高绝缘电阻，阻抗频率特性好（较小的寄生电感），较低的ESR，高容量稳定性，低损耗角正切。

金属化薄膜电容器使用在电能表上起信号传输，耦合，降压等作用。金属化聚酯薄膜电容器作为耦合电容器由于其绝缘电阻高，能将交流信号或脉冲信号无衰减地耦合到后级，同时又不影响后级的直流工作点（如图一C1、C2、C23）。金属化聚丙烯薄膜电容器作为降压电容器由于其损耗角正切低，容量稳定性高（采用特殊工艺，防止破坏性电晕使电容量衰减），能将交流高电压降低到符合后级电路要求的交流低电压，取代原有变压器，使产品体积更小，性能更稳定（如图二C1）。

金属化薄膜电容的缺点及改善

从原理上分析，金属化薄膜电容应不存在短路失效的模式，而金属箔式 电容器会出现很多短路失效的现象（如 27-pbxxxx-j0x 系列）。金属化薄膜电 容器虽有上述巨大的优点，但与金属箔式电容相比，也有如下两项缺点： 　一是容量稳定性不如箔式电容器，这是由于金属化电容在长期工作条件易 出现容量丢失以及自愈后均可导致容量减小，因此如在对容量稳定度要求很高 的振荡电路使用，应选用金属箔式电容更好。

另一主要缺点为耐受大电流能力较差，这是由于金属化膜层比金属箔要薄 很多，承载大电流能力较弱。为改善金属化薄膜电容器这一缺点，目前在制造 工艺上已有改进的大电流金属化薄膜电容产品，其主要改善途径有

1）用双面 金属化薄膜做电极；

2）增加金属化镀层的厚度；

3）端面金属焊接工艺改良， 降低接触电阻。

使用薄膜电容器的注意事项：

（一）工作电压

薄膜电容器的选取取决于施加的最高电压，并受施加的电压波形、电流波形、频率、环境温度（电容器表面温度）、电容量等因素的影响。使用前请先检查电容器两端的电压波形、电流波形和频率是否在额定值内。

（二）工作电流

通过电容器的脉冲（或交流）电流等于电容量C与电压上升速率的乘积，即I=C×dt/dt。

由于电容器存在损耗，在高频或高脉冲条件下使用时，通过电容器的脉冲（或交流）电流会使电容器自身发热而有温升，将会有热击穿的危险。因此，电容器安全使用条件不仅受额定电压的限制，而且受额定电流的限制。

当实际工作电流波形与给出的波形不同时，一般情况下聚酯薄膜电容器在内部温升为10℃或更小的情况下使用；聚丙烯薄膜电容器在内部温升为5℃或更小的情况下使用，电容器表面温度不允许超过额定上限温度。

金属化薄膜电容器内部温升公式如下：

△T=I2rms*DF*ω/（β*S）

△T：电容器内部温升

Irms：通过电容器的有效电流值

DF：损耗角正切

ω：容抗（1/2πfc）

β：薄膜传热系数

S：电容器表面积

（三）各种波形的有效值换算关系

（四）电容器充放电

由于电容器充放电电流取决于电容量和电压上升速率的乘积，即使是低电压充放电，也可能产生大的瞬间充放电电流，这可能会导致电容器性能的损害。当进行充放电时，请串联一个20Ω/V~1000Ω/V或更高的限流电阻，将充放电电流限制在规定范围内。如有发生电容器短路充放电现象，请将其列入不良品范围，不得使用。

（五）阻燃性

尽管在薄膜电容器外封装中使用了耐火阻燃材料—助燃环氧树脂或外壳，但外部的持续高温或火焰仍可使电容器芯子变形而产生封装破裂，导致电容器芯子融化或燃烧。

（六）环境温度

电容器额定使用温度标准为85℃。当电容器实际使用温度超过额定使用温度（在最高使用温度范围内）时，电容器额定电压将随温度的升高而降低。电容器额定电压降低标准公式：

VC=VR*（165-TA）/80

VC：电容器在高温时可承受电压

VR：电容器额定电压

TA：电容器表面温升