箔式有感电容器在高温高压下的探讨

前言

　　1．电容器在节能灯中的工作温度：

　　因节能灯的灯管与电子镇流器为一体，当节能灯正常点燃时，灯管的温度在100℃以上，由于灯管紧贴密闭的电子镇流器塑壳，受热传递影响，一部分热量向空间散发，另一部分传导给电子镇流器，再加上塑壳内部元器件发热等综合因素，因此，塑壳内空间的温度可达105℃左右。也就是说电容器要在105℃左右的环境温度下工作。

　　2．电容器在节能灯中的额定电压：

　　电容器在电子节能灯的电路中，最高额定电压选择一般都在1000V以上，耐压要求比较高。如：电容器在振荡电路中，由于振荡频率比较高，产生的反峰电压（或着瞬时过电压）易使电容器击穿。 来源:http://tede.cn

　　一．电容器在高温高压下失效机理的分析

　　电容器的击穿在很大程度上决定与它的宏观结构和工艺条件，以及由此而引起的不均匀电场和不均匀的介质，电容器的击穿往往就发生在这些弱点处。在此列举如下主要影响因数进行分析。

　　1．介质对电容器击穿的影响：

　　ⅰ. 电容器在产品设计时，介质的击穿电压若接近工作电压，易使电容器在高温高压下产生早期失效。

　　ⅱ.介质在均匀电场作用下，介质的微观本质和介质质量的不良，如介质表面粗糙、气孔、皱折、裂纹等都会降低介质承受电场强度能力，使介质击穿。

　　其机理为电容器介质中的自由电子，在强电场作用下，碰撞中性分子，使之电离产生正离子和新的自由电子。电离过程的急剧发展形成雪崩式的电子流，导致介质击穿。使之电容器在高温高压下的耐受力下降。

　　2．极板（铝箔）对电容器击穿的影响：

　　铝箔在分切时，由于滚刀不锐利，分切后铝箔盘料的端面将会出现锯齿状、毛刺等。这样的盘料在卷绕中易刺伤介质膜，降低耐电压，严重的毛刺还将导致电容器加压后击穿。

　　3．放电路径（留边量）对电容器边缘击穿的影响：

　　电容器在瞬时过电压作用下，电容器不仅可能通过介质内部发生击穿，当极板边缘电场显著不均匀或放电路径（留边量）较小时，还有可能沿极板边缘发生表面击穿。如下图所示，“△L”为放电路径， “△b”为留边量， “d”为介质厚度。

　　从上图可以看出，若铝箔跑偏或者因产品设计时放电路径（留边量）较小，易导致引线根部表面击穿。这是由于电容器引出线的引出方式所决定的。在正常情况下，引线根部两极间的放电路径ΔL =Δb +d，而无引线端,放电路径ΔL =2Δb +d。若d＜＜ΔL忽略不计，则引出线端放电路径比无引出线端放电路径减少1／2。加之铝箔在分切时盘料的宽度误差或卷绕过程中因铝箔出现“蛇形”跑偏。致使其中一铝箔极板与该位置另一铝箔上引线根部之间放电路径（留边量）减小，加压后特别是在高温高压下电容器易产生表面击穿。

　　4．引线点焊对电容器击穿的影响：

　　电容器在卷绕过程中，引出线是直接点焊在铝箔上，因此，点焊时两电极头的压力、点焊电流的大小、点焊平台的平整度等调试不当，将会造成引线与铝箔焊接处产生毛刺，刺伤介质膜，降低耐电压，严重的毛刺将导致电容器加压后击穿，

　　5．外包膜热封对电容器击穿的影响：

　　电容器芯组卷绕的外包膜是通过热封器的热量将外包膜封住，若热封器的热量控制不当，或热封器与芯组接触时间过长，易烫伤外包膜，影响电容器的耐电压，严重将导致电容器加压后击穿。

　　二．控制措施  

　　（一）原材料（介质、铝箔）对电容器击穿影响的控制：

　　1．建立完善的原材料管理、检验制度，确保原材料的质量符合要求。

　　2．产品设计时，因根据电容器的工作电压高低，正确选择介质厚度，使其能在较大的场强下工作不致于击穿。

 

　　3．分切材料的设备建立完善的管理制度和操作要求，特别是滚刀要定期检查和更换，杜绝不良影患。

 

（二）电容器边缘击穿的控制：

　　为了防止电容器边缘击穿现象，在设计电容器时，因增加两极板之间的放电路径。另一方面在电容器芯组总放电路径一定时，有引出线一端的放电路径要略大于无引出线一端放电路径。这样才能有效的避免电容器边缘击穿。

　　（三）引线点焊对电容器击穿影响的控制：

　　1．建立卷绕工序引线焊接过程的控制文件，明确引线与铝箔的焊接状态要求。对于电容器芯组焊接质量，操作工必须定期自检，比如开机前的首件检验。检验员的巡检、专检等等。建立完善的质量考核制度，确保引线焊接状态符合要求。

　　2．引线焊接时，两电极头的压力、点焊电流调整要适中，点焊平台应平整无凹槽，引线与铝箔的焊接状态，正反两面目视应平整光滑，不得有毛刺，同时引线与铝箔的焊接应牢固，不得出现引线脱落和铝箔断裂现象。引线的打扁度和打扁长度必须要适中。

　　（四）外包膜热封对电容器击穿影响的控制：

　　外包膜热封时，热封器热量的大小、热封器与芯组接触时间长短的调整必须以不伤铝箔为益。另,外包膜的长短要适中，过长浪废原材料，过短热封时易烫到铝箔使两极板导电击穿。

　　三．结束语

　　以上所讲的只是电容器在高温高压下影响耐受力的主要因素。当然，还有很多因素也会影响电容器的耐受力。这就需要我们在生产过程中多方面的加强品质管理和控制。不断的改进和提高，以优质产品满足节能灯市场的需求。