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是时候考虑一下薄膜电容了(2014)

2018-09-17 05:28 作者:司马睿r  | 我要投稿

正文说的并不对,依然举出的都是极端的例子试图说明薄膜电容器储能密度低

拿出来的也都是外壳很厚的型号,体积自然大

最近几年淘宝上出现了很多廉价的薄膜电容,有很多价格能低至 0.1~0.2元/J。比如说这些 

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(不是来打广告的……) 

0.1~0.2元/J是个什么概念?质量稍好些的电解电容差不多就是这个价格。而薄膜电容的性能,除了能量密度以外,几乎可以碾压电解电容。 
对于大家最关心的ESR,比如说这个60元的电容。 

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从datasheet上来看,这个不算运费约0.16元/J的电容的内阻是1.7毫欧。 

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而相同电压(可以靠串联达到)相同容量的电解电容,其ESR通常不会低于20毫欧,这种薄膜电容的ESR比电解电容的小了一个数量级! 
(类似的电容一年前买过一批,现在这批电容在黑龙江,然而我人在四川…所以只能给datasheet上的参数了) 

另外比如说现在手头有两个薄膜电容,标称750V,130uF。每个25元(两个运费一共36元……),每个储能36.5J,合1.18元/J。价格有点高但还可以接受。下面是实测的参数(遗憾的是我找不到它的datasheet,这家公司的官网上找不到这个系列的电容……,所以没法对比datasheet与实测数据了,还请能找到的帮忙发一下) 

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2.1毫欧! 
这样的参数对于用惯了电解电容的我来说简直是震撼。 
相比之下电解电容的参数就差得多,比如下面这个(标称330V,370uF,Rubycon的闪光灯电容,4元一个……) 

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可以看出内阻差别明显。 

除了低内阻外,薄膜电容的另一个优点是,没有极性。这意味着我们可以通过LC振荡实现能量回收以及在振荡电流过零的时候实现自动关断。虽然用有极性的电解电容也可以搭出来“无极电容”,然而搭出来的“无极电容”容量仅有原电容的1/4,而且耐压不变,所以储能仅为原来的1/4。而把电解电容的价格乘4以后,其价格相比这些廉价薄膜电容来说已经没有优势了,更不用比较它们的电性能了。 

薄膜电容还有些稳定性上的优势,比如温度系数小,寿命长,而且不需要耐压恢复。常规的电解电容在低温下会容量降低,内阻增加(据一本电解电容设计相关的书讲,是低温下电解液“黏度”增加,难以渗入多孔铝箔的孔隙中导致的),所以有些纯靠定时触发的电磁炮可能会出现夏天能用,冬天就用不了的情况,相比之下,薄膜电容的温度特性就好得多(未经测试)。而且不存在电解液干涸,氧化膜被腐蚀等问题,寿命更长,也不存在长时间储存后需要耐压恢复的问题。 

薄膜电容还有一个相对来讲用处可能不那么大的好处,它的漏电流小。利用这一点也许可以制作能以天为单位保持电容满电待机的电磁炮。 
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当然,薄膜电容也不是所有方面都好,下面来说说薄膜电容的缺点。 

薄膜电容最大的问题,就是能量密度实在太低(屁),比如说我买的那两个薄膜电容,每个重1.3kg,两个的体积加起来比我的脑袋都大,然而它的储能和边上的两个电解电容几乎相等(你信吗?)……,体积差别简直无法直视…… 

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拿不起比游戏手柄更重的东西的孩子们表示无法接受用一堆这样的电容做电炮…… 
(这个例子比较极端了,大部分类似的薄膜电容能量密度都比这个大)(自己还知道啊)

薄膜电容还有一个问题,廉价薄膜电容单个储能太高,不利于合理分配储能。很奇怪的是,淘宝上适合用来储能的(拆机)薄膜电容,价格跟储能关系不大,很多储能相差十倍的薄膜电容价格几乎相等……(这个实在是无法理解,求懂行的人解释一下……)所以说廉价的薄膜电容通常伴随着很大的储能,比如说0.1元/J通常对应着300J以上的储能…… 
大储能不一定总是好的。对于磁阻式来说,单级储能太高不利于提高效率,因为磁饱和后,随电流增加,电磁力随之一次方提高,而电阻损耗成平方倍提高。而对于感应式,由于电流脉冲更短,幅度更大,加之感应式靠斥力做功,线圈受的径向力更大,储能太大对线圈强度可能吃不消。不过,这个对于做电热炮的人来说应该是个好消息。 

而且薄膜电容和电解电容相比,还是价格偏高,淘宝上最廉价的电解电容大约可以做到0.05元/J(性能肯定不太好看),而储能合适的薄膜电容价格还是在1元/J以上,相比之下薄膜电容的价格还是挺高的。另外,这东西因为能量密度低,所以运费总是让人很恼火…… 

还有一个比较现实的缺点,薄膜电容的耐压不兼容市面上常见的为电解电容设计的充电模块。所以说我现在给他们充电都是用的高压条……不过好在薄膜电容漏电低,高压条的5ma输出依然能充的起来。(也许是因为电解电容需要耐压恢复,用高压条给电解电容充的时候非常吃力) 

然而瑕不掩瑜,拆机的薄膜电容相比电解电容依然可以说是优势明显,是时候考虑一下薄膜电容了


待的时间长了,谁对谁好这些心里都有数
我不是知恩不报的人 只能说遇人不淑被奸商忽悠然后肛他也是命

28楼 铁木辛哥

谐振这种东西在不同场合有利有弊,谐振的存在可以方便的实现电源的软开关(这里顺便提下,爱好者们常说的ZVS实际上并不只是一种电路,而是一种工作状态,同理ZCS也是工作状态,很多常见电源拓扑通过增加一些谐振、箝位元件便可以实现ZVS/ZCS)、无线电能传输,同时谐振变换器也是与PWM变换器相同地位的一大类变换器;但在另外一些领域谐振是要尽力避免的,比如谐振的存在往往会影响逆变器的稳定性,需要一些阻尼手段去抑制谐振,在机械传动领域也是如此,传动系统并非严格刚体,谐振模态的存在往往会影响系统寿命

看UP用了仿真软件,这里安利一下当年linear tech开发的LTSpice(现属于ADI公司),免费体积小巧,help比较详尽,基于经典SPICE模型,能够非常方便的从各大公司找到元器件的仿真模型

2018年9月16日 8:36引用删除举报


30楼 awinwakawinwak

感谢老哥提醒,很高兴又一次见面了。
关于爱好者常用的zvs只是一个利用并联谐振实现过零开关的自激电路,经常有奸商喜欢用各种电容充当谐振电容作死还虚标参数,我说出来之后拽的二五八万的还要发动贴吧里的民科来打我后来被我肛了(感谢ac提供这个机会让我打赢)。那个所谓的zvs没有任何驱动器和控制器,个人认为其实这种电路挺不靠谱。
最近正好电脑升级了,有空把之前想安安不上的那些软件都安一遍

2018年9月16日 9:55引用删除举报


#31 铁木辛哥

嗯,看过老哥手撕JS假元器件的帖子。。只能说某宝水深,我学生时买元器件一般从正规点的电子商城买,当年常常光顾立创,板子也在他家做,个人印象挺好的,价格合理渠道正规,主要是会提供datasheet,无源器件虽然简单不过设计过的都知道它们参数还是挺重要的,特别是需要手画封装时,degikey和贸泽是个人感觉最靠谱的,但价格和时间也是最感人的。。。另外一个渠道是去各大公司白PIO,这一点TI是最棒的,当年白PIO了很多IC和小开发板,不过据说现在严了许多,edu邮箱可能会提高申请成功率

ZVS那个最大的优点就是简单,设计巧妙,很适合搞着玩,我看过一些视频不少朋友都把这个电路玩出花了,自叹不如,说实话让我设计个自激功率电路我还真没有头绪。。。但想往正规化做还是得有驱动和控制


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