在過去20年中，金屬化薄膜電容得到了長足的發(fā)展，電容的體積和重量減少3到4倍，技術(shù)也得到很大改善，薄膜電容具有的許多優(yōu)勢，使薄膜電容在DC濾波上用來替代電解電容是一個趨勢，使用DC-LINK平滑濾波薄膜電容器，可以使薄膜電容比電解電容更加經(jīng)濟地覆蓋600VDC以上的電壓范圍。

薄膜電容具有很多優(yōu)勢，使薄膜電容替代電解電容成為大功率電力電子設(shè)備市場的趨勢，這些優(yōu)勢包括：

一、 承受高有效電流的能力，可達300mA/μF。

二、抗浪涌能力強,能承受1000V / 1S的浪涌電壓1000次。

三、能承受脈沖寬度上升沿和下生沿比為1.2μs:50μs 或8μs:20 μs的2.5KV尖峰電壓。

四、 承受高峰值電流能力，dv/dt達100V/μs，電感量小，充放電速度快。

五、耐壓高，能承受1.5于額定電壓的過壓。

六、無極性,能長期承受反向脈沖電壓。

七、介質(zhì)損耗小，溫度特性好，能在120℃下長期工作。

八、體積小，長壽命，沒有酸污染。

九、 可長時間存儲。

但是，這種替代并非等額容量替代，薄膜電容的容量只需電解電容的1/2~2/3容量。

薄膜電容與電解電容原理:

薄膜電容：對薄膜進行處理,使金屬原子能夠附在膜上。金屬在真空下蒸發(fā)(對鋁1200℃)濃縮到被處理過的膜表面(膜冷卻到-25℃至-35℃)形成金屬層，如果電介質(zhì)出現(xiàn)短路，金屬鍍層會因此而揮發(fā)并將短路的地方隔離開來，這種現(xiàn)象稱為自愈效應(yīng)，金屬化膜的自愈效應(yīng)是提高電壓梯度的主要因素； 對于干式技術(shù)，在脈沖應(yīng)用中，電壓梯度能夠達到500V/μm以上，在DC濾波的應(yīng)用中，電壓梯度能夠達到200V/μm，由于電容是按照CEI1071標準進行的設(shè)計，電容能夠承受幾次達兩倍于額定電壓的浪涌電壓的沖擊而不會有明顯的壽命縮短現(xiàn)象。所以，用戶只需考慮應(yīng)用中所需要的標稱電壓。

電解電容：使用氧化鋁的電介質(zhì)屬性。鋁的電介質(zhì)常數(shù)介于8到8.5之間，工作電壓梯度700V/μm。因此，對于900V(DC)，需要1.2um的氧化鋁厚度。然而這個厚度是不可能達到的，因為為了具有很好的能量密度，鋁箔表面必須有凹槽。顯然，在鋁箔凹槽與厚度之間有一個比率。鋁的厚度減少了鋁箔凹槽的容值系數(shù)，例如，與低電壓電容相比，500V的容值系數(shù)為原來的一半。另外，與低電壓電解電容的電解液傳導率150Ωcm，高電壓電解電容(500V)的電解液傳導率達到5kΩcm，它的有效值電流被限制在的大約20mA/μF。由于上述原因，典型的電解電容的最大標稱電壓為500V，所以在要求更高電壓的情況下，使用者必須將多只電容串聯(lián)使用。同時，由于各電容的絕緣電阻不同，使用者必須在每個電容上連接電阻以平衡電壓。此外，如果超過電壓1.5倍的反向電壓被加在電容上時，會引起電容內(nèi)部化學反應(yīng)的發(fā)生.如果這種電壓持續(xù)足夠長的時間，電容就會發(fā)生爆炸，或者隨著電容內(nèi)部壓力的釋放電解液會流出，為了避免這種危險，使用者必須給每個電容并聯(lián)一個二極管。

最后，在特定應(yīng)用中電容的抗浪涌能力也是考察電容的重要指標。實際上，對電解電容而言，允許承受最大的浪涌電壓是VnDC1.1倍或1.2倍(更好的電解電容)。這種情況迫使使用者不得不考慮浪涌電壓而非標稱電壓。

DC-link薄膜電實際容應(yīng)用介紹：

當然，盡管薄膜電容技術(shù)有了長足的進展，但不是所有的領(lǐng)域都能替代電解電容，為了讓使用者更好地理解，我們將介紹一些具體的例子，在這些例子里顯示了薄膜電容優(yōu)勢。

主要應(yīng)用于大功率三相供電的UPS電源、感應(yīng)加熱電源、逆變焊機電源。

C1為直流支撐濾波電容

在這種情況下，C1作為直流支撐濾波電容，其主要性能指標是耐峰值電壓和有效值電流的承受能力，這就意味著直流支撐濾波電容能以峰值電壓和有效電流來設(shè)計。

以20KW的感應(yīng)加熱電源為例：

要求的數(shù)據(jù)為：

工作電壓：540VDC

允許高頻紋波電壓：10VRMS

允許低頻紋波電壓：120V

有效值電流：200A @ 20KHz

以使用電解電容為例：

考慮到電網(wǎng)30%的波動和IGBT關(guān)斷時產(chǎn)生的反向脈沖電壓(E=-L*di/dt)，必須采用2個400VDC的電解電容串聯(lián)起來使用，還必須并一個30μF左右的800VDC的金屬化薄膜電容作為支撐和吸收高頻反向脈沖電壓用。

現(xiàn)用24個500μF/400VDC的電解電容串并成一個3000μF/800VDC的電容作為濾波電容，再并一個30μF/800VDC的金屬化薄膜電容作吸收電容，產(chǎn)品體積為3升，安裝麻煩，電源工作時用示波器檢測到電容端電壓波形：300Hz低頻紋波電壓主80V，20KHz的高頻紋波電壓為9V;工作10分鐘后電解電容發(fā)熱，溫升達30℃，需加散熱風扇散熱。在這種工作環(huán)境下電解電容壽命不長，工作一段時間后電容容易發(fā)生漏液和擊穿。

以一款產(chǎn)品的DC-LINK薄膜電容為例：

因為薄膜電容有耐壓高、過有效電流能力強、無極性、能承受正向和反向高脈沖電壓等特點，所以選用時只需考慮電容的電壓和和使用時達到電源性能要求。

現(xiàn)用470μF/800VDC產(chǎn)品三只并聯(lián)作直流支撐濾波電容，體積為2.9升，且安裝簡單，電源工作時用示波器檢測到電容端電壓波形：300Hz低頻紋波電壓主100V，20KHz的高頻紋波電壓為4V;工作30分鐘后只有靠近IGBT的一只電容有微微發(fā)熱，溫升為5℃，不需加散熱風扇散熱。在這種工作環(huán)境下DC-LINK薄膜電容可以長時間工作，連續(xù)工作壽命達100000小時以上。

從以上實際應(yīng)用中說明，因為DC-LINK薄膜電容具有耐壓高、過有效電流能力強、無極性、能承受正向和反向高脈沖電壓以及體積小壽命長等特點，可以廣泛應(yīng)用大功率三相供電的UPS電源、感應(yīng)加熱電源、逆變焊機電源、貯能焊機和電池動力車等需要高電壓、高有效值電流、高過壓、反向電壓、高峰值電壓、高峰值電流、同時還有長壽命的要求的電力電子設(shè)備中，以取代電解電容器，作平滑整流橋輸出的低頻電壓、吸收來自逆變線路產(chǎn)生的高頻紋波以及貯能支撐用。從容量替代去考慮，薄膜電容的容量只需電解電容的1/2~2/3容量就可以超過使用電解電容時的電性能指標。

DC-link使用注意事項：

平滑濾波時紋波峰電壓值不超過200V。

IGBT開斷的時候，反向浪涌 dv/dt不超過100V/μs，反向電壓不超過300V。

IGBT導通的時的高頻紋波電壓≤100V

在橋式整流電路中，與IGBT使用最近電容的溫升不應(yīng)超過20℃。

在容量的選取考慮平滑濾波紋波電壓和高頻紋波電壓的大小。

要考慮過有效電流能力和過脈沖電流沖擊能力。

在使用膜電容時注意：1：不能在有正負極的交流電壓場合使用 2：DT(溫升)要控制。