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LED球泡灯的噪声对策及平滑用中高压陶瓷电容器的介绍 --MURATA

来源:; (2012-11-14 18:07:34)

前言

近来，对电子设备除了早前的小且薄，节能，低噪等要求外，更有望以防止气候变暖为视点达到生态所需。在这样的市场需求下，从2009年开始普及的LED球泡灯在达到了小且薄的同时还因使用寿命长而实现了高生态性，对于其搭载的电子元器件同样也被要求小型薄型化，使用寿命长。 LED球泡灯因配备了功率为10W左右的小功率电源，主要是使用电解电容和薄膜电容器达到了平滑功能，但使用小型且更长寿命的陶瓷电容器的事例也在增加。
MURATA开发出了在实际使用时，比传统的陶瓷材料能获得更高静电容量的陶瓷电容器，本文将对其特性进行介绍，并介绍以LED球泡灯为主的其他电子设备的电源推荐使用电路。

新材料陶瓷电容器的性能

新材料陶瓷的特性与传统材料相比，居里点转移至低温侧，使其在常温下（25℃）呈现出顺电相。因此，新材料产品和传统的产品相比，能达到以下性能。
施加直流电压时的电容值减少率小，确保了高有效电容值（施加直流电压时的容量）。能确保在施加DC600V时，电容值为传统材料的2倍。
图1：静电容量-直流电压特性
损耗小，允许纹波电流大。频率f=250kHz时，允许纹波电流约为1.6倍。
我公司允许纹波电流值的标准是环境温度在25度以下，可通电直至电容器自热温度达到20度。若静电容量为1µF的产品，频率f=250kHz时，相对传统材料产品的2.9Arms的耐电流量，新材料则为4.7Arms。
 
图2：发热温度比较
当施加直流电压时机械应变量相对较小，吱吱声（声压级）也很小。与传统材料相比，新材料的声压级只有五分之一。
新材料陶瓷的压电效应很小。因此电信号变化引起的机械振动不易发生。
图3：变形量比较
 
※声压级减少6dB，意味着声压变成1/2.
※新材料电容器的声压级比传统材料低15dB，声压则为1/5.
图表：声压级比较（据我公司测定）

产品一览和使用电路的介绍

表1：产品（静电容量）一览
 
2010年10月完成了如图1所示新材料的商品化。另外，关于能够获得的静电容量，引线型或金属端子型，由于两个电容叠加式产品的商品化，能够实现额定电压DC250V的产品为2µF (=1µF×2) 、DC450V的产品为1.1µF (=0.56µF×2) 、DC630V的产品为0.54µF (=0.27µF×2)。 此外，新材料陶瓷电容器的温度特性是X7T（传统材料为X7R）.
LED球泡灯的一般电源电路图如图1所示。
 
图1：电源电路图
新材料商品的性能如前页所示，概要如下：
1. 确保了比传统产品更高的有效电容值。
2. 允许功率大，纹波电流耐量大。
像LED球泡灯这样的小功率电源除了噪声对策还可能作为平滑功能使用，于是形成了如图1的C4和C5这样的最合适的设计。
具体的电容值的选定，面向日本市场的产品：输入电压为AC100V时，整流电路的上下电位差是140Vo-p (=100×√2),所以额定电压为DC250V的产品可选择的电容值为2µF。同样的，面向市场的产品：输入电压为AC240V时，上下电位差为340Vo-p (=240×√2)，额定电压为DC450V的产品可选择的电容值为1.1µF，额定电压为DC630V的产品可选择的电容值为0.54µF。
另外，LED球泡灯之外，为了改善LED照明设备的谐波和功率因数，整流电路后加上PFC（功率因数改善）电路的情况也是有的。因为新材料产品和传统的产品品相比，损失较小，因此可作为高频纹波电流耐量也十分出色的PFC输入电容器来使用。
此外，其他的C1.C2等等可使用的电容如表2所示。
表2：其他电路的电容
 

结语

新材料的电容器是以低损耗、高容量为目标，进行了材料的开发及商品化。其在电路上的用途除了噪音对策以外，研发出了最适合用于平滑用途的产品。今后我们除了提供必要的技术数据外（允许纹波电流数据等），更会提供更多方便大家使用的信息。

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