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<p>作者：株式会社村田制作所 组件事业总部 S.K</p>
<p><strong>1.关于电容器的发热</strong></p>
<p>随着电子设备的小型化・轻量化，部件的安装密度高，放热性低，装置温度易升高。尤其是功率输出电路元件的发热虽对设备温度的上升有重要影响，但电容器通过大电流的用途(开关电源平滑用、高频波功率放大器的输出连接器用等)中起因于电容器损失成分的功率消耗变大，使得自身发热因素无法忽视。因此应在不影响电容器可靠性的范围内抑制电容器的温度上升。</p>
<p>理想的电容器是只有容量成分，但实际的电容器包括电极的电阻因素、电介质的损失、电极电感因素，具体可用图1中的等价电路表示。</p>
<p><img alt="图.1" data-entity-type="file" data-entity-uuid="cbf16a00-8eab-4ee1-bc21-c2fc48768208" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE.1.png" /></p>
<p>图1</p>
<p>交流电流通过此类电容器时，会因电容器的电阻成分(ESR)，产生式.1-1中所示的功率消耗Pe，则电容器发热。</p>
<p><img alt="功率消耗" data-entity-type="file" data-entity-uuid="6822c71e-7e01-4007-b3f1-d49d86f62783" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%8A%9F%E7%8E%87%E6%B6%88%E8%80%97.png" /></p>
<p><strong>2.电容器的发热特性</strong></p>
<p>电容器自身的发热特性测量应在将电容器温度极力抑制为对流、辐射产生的表面放热或治具传热产生的放热状态下进行。此外，在电容率的电压依赖性为非线形的高电容率类电容器中，需同时观察加在电容器上的交流电流与交流电压。小容量的温度补偿型电容器应具备100MHz以上高频中的发热特性，因此须在反射较少的状态下进行测量。</p>
<p><strong>2-1.电容器的发热特性测量系统</strong></p>
<p>高电容率类电容器(DC～1MHz区域)发热特性测量系统的概略如图.2所示。</p>
<p>用双极電源将信号发生器的信号增幅，加在电容器上。用电流探头(通用探头)观察此时的电流，使用电压探头观察电容器的电压。同时用红外线温度计测量电容器表面的温度，明确电流、电压及表面温度上升的关系。</p>
<p><img alt="发热特性测量系统的概略" data-entity-type="file" data-entity-uuid="b02ba5a5-4b66-4e9d-96dc-18e6b3946fef" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE2%EF%BC%9A%E5%8F%91%E7%83%AD%E7%89%B9%E6%80%A7%E6%B5%8B%E9%87%8F%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E7%9A%84%E6%A6%82%E7%95%A5.png" /></p>
<p>图2</p>
<p>温度补偿型电容器(10MHz～4GHz带宽)发热特性测量系统的概略和测量状态如图.3所示。</p>
<p><img alt="发热特性测量系统的概略和测量状态" data-entity-type="file" data-entity-uuid="9bd6b455-a896-46fa-a473-6322122366e0" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE3_3.png" /></p>
<p>图3</p>
<p>组成系统的设备及电缆类均统一为50Ω，将测量试料装在形成微带线的基板上，两端装有SMA连接器。用高频波放大器(Amplifier)增幅信号发生器(Signal GENERATOR)的信号，用定向耦合器(Coupler)观察反射同时即施加在试料(DUT)上。用衰减器(Attenuator)使通过试料输出的信号衰减，用电力计(Power Meter)观测。同时观测试料表面温度。</p>
<p><strong>2-2.电容器的发热特性数据</strong></p>
<p>作为高介电常数的片状多层陶瓷电容器系列发热特性的测量数据，3216型10uF的B特性6.3V的发热特性数据、阻抗和ESR的频率特性如图.4所示。</p>
<p><img alt="阻抗和ESR的频率特性" data-entity-type="file" data-entity-uuid="590c257f-3221-42f2-90b3-bbc1166ab155" src="/sites/default/files/inline-images/%E9%98%BB%E6%8A%97%E5%92%8CESR%E7%9A%84%E9%A2%91%E7%8E%87%E7%89%B9%E6%80%A7.png" /></p>
<p>图4</p>
<p>表示100kHz、500kHz、1MHz中交流电流与温度上升的关系和阻抗(Z)及ESR®与频率的关系。可确认发热特性按100kHz>500kHz>1MHz的顺序逐渐变小。此外，ESR在100kHz时为10mΩ，在500kHz时为6mΩ，在1MHz时为5mΩ，可确认ESR与发热特性的密切关系。</p>
<p><strong>3.发热特性数据的获取方法</strong></p>
<p>发热特性数据可通过村田的Web网站确认。</p>
<p>图.5为村田提供的设计支援工具----"SimSurfing"的画面。可以通过选取型号和希望确认的项目，显示特性。还可以下载SPICE网络清单或S2P数据作为模拟用数据。请务必灵活运用到各种电子电路设计中去。</p>
<p><img alt="图5" data-entity-type="file" data-entity-uuid="c42e38a8-8c2a-499c-a727-b4577fcdfe3b" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE5_0.gif" /></p>
<p>SimSurfing请登陆：<a href="https://www.murata.com/zh-cn/tool/download/simsurfing">https://www.mura…;