四个对比 搞清薄膜电容关键特性

多年来，薄膜电容一直用作EMI滤波器中的X和Y 电容，并大量应用在工业和消费者应用中。了解不同材料薄膜电容特性，有助于更快地找到合适的薄膜电容。

由于薄膜电容以下特点，输入滤波电路中经常会用到薄膜电容：

01 薄膜电容对比其他类型的电容的优势

1. 更低的寄生效应，

2. 在温度和频率上表现出非常稳定

3. 耐高纹波电流能力

4. 自修复特性

图 1 薄膜电容结构（图片来源于Yageo的R46系列 的数据手册）

当有强制性的特殊安全要求时，该特性保证了整个产品工艺链的高可靠性。其他技术虽然也可以制造可靠的电容。但在制造后，如在PCB或设备安装过程中，可能会出现其他问题。此外，薄膜电容器的故障模式是容值下降或开路模式，这使得它们非常适合需要安全和可靠性的场合。

然而，不同电介质材料的薄膜电容的特性，也会有所不同。比较全面不同介质类型的薄膜电容，其耐温表现以及高频应用下的表现都不一样。了解每种薄膜材料的优缺点，才能更好地找到适合项目的薄膜电容。

02 薄膜电容四种常见电介质材料对比

薄膜电容，常见的4种电介质材料：

03 Digi-Key介电材料选择

在Digi-Key网站，可以根据产品的介电材料来选择合适的薄膜电容

●   Digi-Key薄膜电容（直插封装）

●   Digi-Key薄膜电容（贴片封装）

1 四种电介质材料特性对比：

（资料来源于Yageo）

2 四种电介质材料属性数对比：

（资料来源于Yageo）

根据这个表格，可能会发现PET或许是电压、温度和介电常数最佳组合的材料。同时PET也是最常见的薄膜电容介电材料，耐高低温，我们也称他们为涤纶电容（Polyester Capacitor）

3 容值随温度频率的变化：

薄膜电容的容值受温度的影响。根据用作电介质的塑料膜的类型，容值得变化率会有所不同。

使用PPS，容值几乎不会发生变化。

对于PET，这种变化的特征是正温度系数，

而对于PP，则是负温度系数。

图 3  不同材料薄膜电容，容值随温度频率变化 (图片来源于TDK)

也有复合电容器使用具有相反热系数的材料组合来稳定电容。电容也会根据频率而变化，如下图所示。PPS的一个特点是它的热特性和频率特性都很好。

4 tanδ随温度频率的变化：

tanδ反应的是电容电介质内单位体积中能量损耗的大小，tanδ越小，说明薄膜电容的品质越好。

如何计算tanδ

电容等效串联电阻（ESR）是一个很重要的参数, 我们可以通过物料损耗角（δ）的相关信息来计算ESR值。

电容的总复阻抗在实-复数平面上表示为实数分量（ESR）和复数（无功）分量的矢量和，用以表示“理想”电容（ESR等元素在所有实际分量中均混合使用）。总阻抗与其复数分量之间的角称为“损耗角” (即tanδ )，该数值用于概括电容总阻抗的理想和非理想分量之间的比值。

根据tanδ，我们可以通过下面公式计算出计算电容ESR。

更多内容参考：通过tan δ计算电容ESR

tanδ随温度频率的变化

tanδ倾向于随着频率增加而增加, 但随着温度增加对于PP材质薄膜电容最不明显。

图 4 不同材料薄膜电容，tanδ随温度频率变化 (图片来源于TDK)

因此，PP材质薄膜电容适用于大电流应用。

小贴士：薄膜电容使用时的注意事项-额定电压

额定电压即恒定基础上施加到电容器的最大电压。额定电压可用于直流和交流。对于薄膜电容，直流和交流额定电压通常在几十到几百伏的范围内。用于电力系统的高压类型的交流电压额定值可以到几千伏或更高。

交流额定值是假定仅用于处理交流电流的电路中的电容电压。当用于交流时，如果施加的电压超过一定水平，则会发生电晕放电。持续电晕放电可能导致绝缘击穿。由于额定电压有随温度升高而下降的趋势，因此必须选择具有余量的电容。

我们以R74系列举例：

在R74数据手册中，我们可以看到，当温度超过85度时，额定电压每升一度，建议降低1.25%

高频电流或纹波电流会导致薄膜电容的自发热。通常温升可能会保持在5至10°C之间，但必须注意环境温度加上自加热温度不得超过电容器的使用范围。

5 最后总结一下：

多年来，薄膜电容一直用作EMI滤波器中的X和Y 电容，并大量应用在工业和消费者应用中。了解不同材料薄膜电容特性，有助于更快地找到合适的薄膜电容。