电容器/什么叫电容/贴片陶瓷电容/高压电容定义

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电容器/什么叫电容/贴片陶瓷电容/高压电容定义

  • 东莞市荣誉电子有限公司
  • 产品名称:贴片陶瓷电容
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  • 所在地区:广东 东莞 
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电容器/什么叫电容/贴片陶瓷电容/高压电容定义

什么是电容?
电容是最基本的电子元器件
电容是电子设备中最基础也是最重要的元件之一。电容的产量占全球电子元器件产品(其它的还有电阻、电感等)中的40%以上。基本上所有的电子设备都可以见到它的身影。作为一种最基本的电子元器件,电容对于电子设备来说就象食品对于人一样不可缺少。
小小一颗电容却是一个国家工业技术能力的完全体现,尤其是高档电容所代表的是本国精密加工、化工、、材料、基础研究的水平(美国、日本是世界上电容设计研究能力最高的两个国家)大家千万别小看它,其高档产品的设计制造要求甚至不亚于CPU。同样是这棵不起眼的电容,上到神五,下到U盘,可以说有电源的地方就有它。
电容是无处不在的
电容的用途非常多,主要有如下几种:
1.隔直流:作用是阻止直流通过而让交流通过。
2.旁路(去耦):为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。
3.耦合:作为两个电路之间的连接,允许交流信号通过并传输到下一级电路
4.滤波:这个对DIY而言很重要,显卡上的电容基本都是这个作用。
5.温度补偿:针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响,而进行补偿,改善电路的稳定性。
6.计时:电容器与电阻器配合使用,确定电路的时间常数。
7.调谐:对与频率相关的电路进行系统调谐,比如手机、收音机、电视机。
8.整流:在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。
9.储能:储存电能,用于必须要的时候释放。例如相机闪光灯,加热设备等等。(如今某些电容的储能水平已经接近锂电池的水准,一个电容储存的电能可以供一个手机使用一天。
电容的种类
电容的种类首先要按照介质种类来分。这当中可分为无机介质电容器、有机介质电容器和电解电容器三大类。不同介质的电容,在结构、成本、特性、用途方面都大不相同。
陶瓷电容常用在超高频器件例如GPU上
无机介质电容器:包括大家熟悉的陶瓷电容以及云母电容,在CPU上我们会经常看到陶瓷电容。陶瓷电容的综合性能很好,可以应用GHz级别的超高频器件上,比如CPU/GPU。当然,它的价格也很贵。
有机介质电容器:例如薄膜电容器,这类电容经常用在音箱上,其特性是比较精密、耐高温高压。
双电层电容器:这种电容的电容量特别大,可以达到几百f(f=法,电容量单位,1f=1000000μf)。因此这种电容可以做UPS的电池用,作用是储存电能。说句题外话,如果把地球算做一个孤立导体的话,那么它的容量只有700μf,还不如主板上用的一个铝电容。
电解电容器:由于主板、显卡等产品使用的基本都是电解电容,因此这是我们要讲的重点。大家熟悉的铝电容,钽电容其实都是电解电容。如果说电容是电子元器件中最重要和不可取代的元件的话,那么电解电容器又在整个电容产业中占据了半壁江山。我国电解电容年产量300亿只,且年平均增长率高达30%,占全球电解电容产量的1/3以上。
大家别小看电解电容,它其实是一个国家的工业能力和技术水平的反映。世界上最先进的电解电容的设计和生产国是美国和日本,顶级的电解电容器的生产工艺要求非常高,别看我国电解电容产量这么高,可是各项核心技术都掌握在其它国家手里,我国也就能算来料加工的“世界工厂”而已,自主力量还很薄弱,并且生产的产品也都以低档的为主。
深入 电解电容的性能特点
首先让我们了解一下电解电容的性能特点,这样我们才能清楚为什么主板、显卡以及几乎所有的计算机设备里面都使用到了电解电容:
电解电容器特点一:单位体积的电容量非常大,比其它种类的电容大几十到数百倍。
电解电容器特点二:额定的容量可以做到非常大,可以轻易做到几万μf甚至几f(但不能和双电层电容相比)。
电解电容器特点三:价格比其它种类具有压倒性优势,因为电解电容的组成材料都是普通的工业材料,比如铝等等。制造电解电容的设备也都是普通的工业设备,可以大规模生产,成本相对比较低。
目前,新型的电解电容发展的非常快,某些产品的性能已达到无机电容器的水准,电解电容正在替换某些无机和有机介质电容器。电解电容的使用范围相当广泛,基本上,有电源的设备都会使用到电解电容。例如通讯产品,数码产品,汽车上音响、发动机、ABS、GPS、电子喷油系统以及几乎所有的家用电器。由于技术的进步,如今在小型化要求较高的军用电子对抗设备中也开始广泛使用电解电容。
从铝电容到钽电容 透过阳极看电解电容
1.铝电解电容。不管是SMT贴片工艺的(上图左,就是大家说的“贴片电容”,识别方式是底坐有黑色橡胶),还是直插式的,或者有塑料表皮的(上图右就是直插式有塑料表皮的,这个被很多人认为是“电解电容”),只要它们的阳极材质是铝,那么他们就都叫做铝电解电容。电容的封装方式和电容的品质本身并无直接联系,电容的性能只取决于具体型号,这个我们后面会详细说明。
紫色的是SANYO OSCON TCNQ系列高档电容,采用直插封装
2.钽电解电容。阳极由钽构成,就是那种我们在显卡上一见到就会惊呼“这个显卡做工真不错!”的那种黄色或黑色小颗粒。目前很多钽电解电容都用贴片式安装,其外壳一般由树脂封装(采用同样封装的也可能是铝电解电容)。但是,钽电容的阴极也是电解质,所以很不幸的,它也是大家十分瞧不起的“电解电容”的一种。(有种晴天霹雳的感觉吧?)。
要提及的是,铝电解电容和钽电解电容不是由封装形式决定的。像上图的黄色与黑色小方块,通常我们认为其是钽电解电容,但实际其阳极也有可能是铝,也就是说它们也有可能是铝电容而不是钽电容。(第二个晴天霹雳!?)
是否有橡胶底坐,是判断SMT贴片与直插封装的主要依据
3。铌电解电容。这种电容如今已经用的比少,所以就不多介绍了。
以往传统的看法是钽电容性能比铝电容好,因为钽电容的介质为阳极氧化后生成的五氧化二钽,它的介电能力(通常用ε表示)比铝电容的三氧化二铝介质要高。因此在同样容量的情况下,钽电容的体积能比铝电容做得更小。(电解电容的电容量取决于介质的介电能力和体积,在容量一定的情况下,介电能力越高,体积就可以做得越小,反之,体积就需要做得越大)再加上钽的性质比较稳定,所以通常认为钽电容性能比铝电容好。
但这种凭阳极判断电容性能的方法已经过时了,目前决定电解电容性能的关键并不在于阳极,而在于电解质,也就是阴极。因为不同的阴极和不同的阳极可以组合成不同种类的电解电容,其性能也大不相同。采用同一种阳极的电容由于电解质的不同,性能可以差距很大,总之阳极对于电容性能的影响远远小于阴极。
透过阴极看电解电容
1.电解液。电解液是最传统的电解质,电解液是由GAMMA丁内酯有机溶剂加弱酸盐电容质经过加热得到的。我们所见到的普通意义上的铝电解电容的阴极,都是这种电解液。使用电解液做阴极有不少好处。首先在于液体与介质的接触面积较大,这样对提升电容量有帮助。其次是使用电解液制造的电解电容,最高能耐260度的高温,这样就可以通过波峰焊(波峰焊是SMT贴片安装的一道重要工序),同时耐压性也比较强。此外,使用电解液做阴极的电解电容,当介质被击穿的后,只要击穿电流不持续,那么电容能够自愈。但电解液也有其不足之处。首先是在高温环境下容易挥发、渗漏,对寿命和稳定性影响很大,在高温高压下电解液还有可能瞬间汽化,体积增大引起爆炸(就是我们常说的爆浆);其次是电解液所采用的离子导电法其导电率很低,只有0.01S(电导率,欧姆的倒数)/CM,这造成电容的ESR值(等效串联电阻)特别高。
          电容的简介  电容的
  

 

定义
 
  电容(或称电容量)是表征电容器容纳电荷本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量,叫做电容器的电容。电容器从物理学上讲,它是一种静态电荷存储介质(就像一只水桶一样,你可以把电荷充存进去,在没有放电回路的[1]情况下,刨除介质漏电自放电效应/电解电容比较明显,可能电荷会永久存在,这是它的特征),它的用途较广,它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、隔直流等电路中。
 
  电容的符号是C。
 
  C=εS/d=εS/4πkd(真空)=Q/U
 
  在国际单位制里,电容的单位是法拉,简称法,符号是F,常用的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)(皮法又称微微法)等,换算关系是:
 
  1法拉(F)= 1000毫法(mF)=1000000微法(μF)
 
  1微法(μF)= 1000纳法(nF)= 1000000皮法(pF)。
 
  电容与电池容量的关系:
 
  1伏安时=25法拉=3600焦耳
 
  1法拉=144焦耳

相关公式

  一个电容器,如果带1库的电量时两级间的电势差是1伏,这个电容器的电容就是1法,即:C=Q/U 但电容的大小不是由Q(带电量)或U(电压)决定的,即:C=εS/4πkd 。其中,ε是一个常数,S为电容极板的正对面积,d为电容极板的距离, k则是静电力常量。常见的平行板电容器,电容为C=εS/d.(ε为极板间介质的介电常数,S为极板面积,d为极板间的距离。)
 
  定义式 C=Q/U
 
  电容器的电势能计算公式:E=CU^2/2=QU/2=Q^2/2C
 
  多电容器并联计算公式:C=C1+C2+C3+…+Cn
 
  多电容器串联计算公式:1/C=1/C1+1/C2+…+1/Cn
 
  三电容器串联 C=(C1*C2*C3)/(C1*C2+C2*C3+C1*C3)

电容与静电场

  电容是指容纳电场的能力。任何静电场都是由许多个电容组成,有静电场就有电容,电容是用静电场描述的。一般认为:孤立导体与无穷远处构成电容,导体接地等效于接到无穷远处,并与大地连接成整体。
 
  电子制作中需要用到各种各样的电容器,它们在电路中分别起着不同的作用。与电阻器相似,通常简称其为电容,用字母C表示。顾名思义,电容器就是“储存电荷的容器”。尽管电容器品种繁多,但它们的基本结构和原理是相同的。两片相距很近的金属中间被某物质(固体、气体或液体)所隔开,就构成了电容器。两片金属称为的极板,中间的物质叫做介质。电容器也分为容量固定的与容量可变的。但常见的是固定容量的电容,最多见的是电解电容和瓷片电容。
 
  不同的电容器储存电荷的能力也不相同。规定把电容器外加1伏特直流电压时所储存的电荷量称为该电容器的电容量。电容的基本单位为法拉(F)。但实际上,法拉是一个很不常用的单位,因为电容器的容量往往比1法拉小得多,常用微法(μF)、纳法(nF)、皮法(pF)(皮法又称微微法)等,它们的关系是:1法拉(F)= 1000000微法(μF) 1微法(μF)= 1000纳法(nF)= 1000000皮法(pF)
 
  在电子线路中,电容用来通过交流而阻隔直流,也用来存储和释放电荷以充当滤波器,平滑输出脉动信号。小容量的电容,通常在高频电路中使用,如收音机、发射机和振荡器中。大容量的电容往往是作滤波和存储电荷用。而且还有一个特点,一般1μF以上的电容均为电解电容,而1μF以下的电容多为瓷片电容,当然也有其他的,比如独石电容、涤纶电容、小容量的云母电容等。电解电容有个铝壳,里面充满了电解质,并引出两个电极,作为正(+)、负(-)极,与其它电容器不同,它们在电路中的极性不能接错,而其他电容则没有极性。
 
  把电容器的两个电极分别接在电源的正、负极上,过一会儿即使把电源断开,两个引脚间仍然会有残留电压(学了以后的教程,可以用万用表观察),我们说电容器储存了电荷。电容器极板间建立起电压,积蓄起电能,这个过程称为电容器的充电。充好电的电容器两端有一定的电压。电容器储存的电荷向电路释放的过程,称为电容器的放电。
 
  举一个现实生活中的例子,我们看到市售的整流电源在拔下插头后,上面的发光二极管还会继续亮一会儿,然后逐渐熄灭,就是因为里面的电容事先存储了电能,然后释放。当然这个电容原本是用作滤波的。至于电容滤波,不知你有没有用整流电源听随身听的经历,一般低质的电源由于厂家出于节约成本考虑使用了较小容量的滤波电容,造成耳机中有嗡嗡声。这时可以在电源两端并接上一个较大容量的电解电容(1000μF,注意正极接正极),一般可以改善效果。发烧友制作HiFi音响,都要用至少1万微法以上的电容器来滤波,滤波电容越大,输出的电压波形越接近直流,而且大电容的储能作用,使得突发
  

贴片电容

的大信号到来时,电路有足够的能量转换为强劲有力的音频输出。这时,大电容的作用有点像水库,使得原来汹涌的水流平滑地输出,并可以保证下游大量用水时的供应。
 
  电子电路中,只有在电容器充电过程中,才有电流流过,充电过程结束后,电容器是不能通过直流电的,在电路中起着“隔直流”的作用。电路中,电容器常被用作耦合、旁路、滤波等,都是利用它“通交流,隔直流”的特性。那么交流电为什么能够通过电容器呢?我们先来看看交流电的特点。交流电不仅方向往复交变,它的大小也在按规律变化。电容器接在交流电源上,电容器连续地充电、放电,电路中就会流过与交流电变化规律一致(相位不同)的充电电流和放电电流。
 
  电容器的选用涉及到很多问题。首先是耐压的问题。加在一个电容器的两端的电压超过了它的额定电压,电容器就会被击穿损坏。一般电解电容的耐压分档为6.3V,10V,16V,25V,50V等。[2]
 

电容器的型号命名方法

  国产电容器的型号一般由四部分组成(不适用于压敏、可变、真空电容器)。依次分别代表名称、材料、分类和序号。

第一部分:

  名称,用字母表示,电容器用C。

第二部分:

  材料,用字母表示。

第三部分:

  分类,一般用数字表示,个别用字母表示。

第四部分:

  序号,用数字表示。
 
  用字母表示产品的材料:A-钽电解、B-聚苯乙烯等非极性薄膜、C-高频陶瓷、D-铝电解、E-其它材料电解、G-合金电解、H-复合介质、I-玻璃釉、J-金属化纸、L-涤纶等极性有机薄膜、N-铌电解、O-玻璃膜、Q-漆膜、T-低频陶瓷、V-云母纸、Y-云母、Z-纸介
 

电容分类

一、按照功能

  1.名称:聚酯(涤纶)电容 
 
  符号:(CL)
 
  电容量:40p--4μ
 
  额定电压:63--630V
 
  主要特点:小体积,大容量,耐热耐湿,稳定性差
 
  应用:对稳定性和损耗要求不高的低频电路
 
  2.名称:聚苯乙烯电容
 
  符号:(CB)
 
  电容量:10p--1μ
 
  额定电压:100V--30KV
 
  主要特点:稳定,低损耗,体积较大
 
  应用:对稳定性和损耗要求较高的电路
 
  3.名称:聚丙烯电容 
 
  符号:(CBB)
 
  电容量:1000p--10μ
 
  额定电压:63--2000V
 
  主要特点:性能与聚苯相似但体积小,稳定性略差
 
  应用:代替大部分聚苯或云母电容,用于要求较高的电路
 
  4.名称:云母电容 
 
  符号:(CY)
 
  电容量:10p--0.1μ
 
  额定电压:100V--7kV
 
  主要特点:高稳定性,高可靠性,温度系数小
 
  应用:高频振荡,脉冲等要求较高的电路
 
  5.名称:高频瓷介电容 
 
  符号:(CC)
 
  电容量:1--6800p
 
  额定电压:63--500V
 
  主要特点:高频损耗小,稳定性好
 
  应用:高频电路
 
  6.名称:低频瓷介电容 
 
  符号:(CT)
 
  电容量:10p--4.7μ
 
  额定电压:50V--100V
 
  主要特点:体积小,价廉,损耗大,稳定性差
 
  应用:要求不高的低频电路
 
  7.名称:玻璃釉电容
 
  符号:(CI)
 
  电容量:10p--0.1μ
 
  额定电压:63--400V
 
  主要特点:稳定性较好,损耗小,耐高温(200度)
 
  应用:脉冲、耦合、旁路等电路
 
  8.名称:铝电解电容 
 
  符号:(CD)
 
  电容量:0.47--10000μ
 
  额定电压:6.3--450V
 
  主要特点:体积小,容量大,损耗大,漏电大
 
  应用:电源滤波,低频耦合,去耦,旁路等
 
  9.名称:钽电解电容
 
  符号:(CA)
 
  电容量:0.1--1000μ
 
  额定电压:6.3--125V
 
  主要特点:损耗、漏电小于铝电解电容
 
  应用:在要求高的电路中代替铝电解电容
 
  10.名称:空气介质可变电容器
 
  符号:
 
  可变电容量:100--1500p
 
  主要特点:损耗小,效率高;可根据要求制成直线式、直线波长式、直线频率式及对数式等
 
  应用:电子仪器,广播电视设备等
 
  11.名称:薄膜介质可变电容器
 
  符号:
 
  可变电容量:15--550p
 
  主要特点:体积小,重量轻;损耗比空气介质的大
 
  应用:通讯,广播接收机等
 
  12.名称:薄膜介质微调电容器
 
  符号:
 
  可变电容量:1--29p
 
  主要特点:损耗较大,体积小
 
  应用:收录机,电子仪器等电路作电路补偿
 
  13.名称:陶瓷介质微调电容器
 
  符号:
 
  可变电容量:0.3--22p
 
  主要特点:损耗较小,体积较小
 
  应用:精密调谐的高频振荡回路
 
  14.名称:独石电容
 
  容量范围:0.5PF--1ΜF
 
  耐压:二倍额定电压。
 
  应用范围:广泛应用于电子精密仪器。各种小型电子设备作谐振、耦合、滤波、旁路。
 
  独石电容的特点:电容量大、体积小、可靠性高、电容量稳定,耐高温耐湿性好等。
 
  最大的缺点是温度系数很高,做振荡器的稳漂让人受不了,我们做的一个555振荡器,电容刚好在7805旁边,开机后,用示波器看频率,眼看着就慢慢变化,后来换成涤纶电容就好多了。
 
  就温漂而言:独石为正温糸数+130左右,CBB为负温系数-230,用适当比例并联使用,可使温漂降到很小。
 
  就价格而言:钽、铌电容最贵,独石、CBB较便宜,瓷片最低,但有种高频零温漂黑点瓷片稍贵,云母电容Q值较高,也稍贵。
 
  里面说独石又叫多层瓷介电容,分两种类型,1型性能挺好,但容量小,一般小于0。2U,另一种叫II型,容量大,但性能一般。

、按照安装方式

  插件电容、贴片电容
  

贴片电容

  

插件电容

三、按电路中电容的作用

  电容器的基本作用就是充电与放电,但由这种基本充放电作用所延伸出来的许多电路现象,使得电容器有着种种不同的用途,例如在电动马达中,我们用它来产生相移; 在照相闪光灯中,用它来产生高能量的瞬间放电等等; 而在电子电路中,电容器不同性质的用途尤多,这许多不同的用途,虽然也有截然不同之处,但因其作用均来自充电与放电。下面是一些电容的作用列表:
 
  ●耦合电容:用在耦合电路中的电容称为耦合电容,在阻容耦合放大器和其他电容耦合电路中大量使用这种电容电路,起隔直流通交流作用。
 
  ●滤波电容:用在滤波电路中的电容器称为滤波电容,在电源滤波和各种滤波器电路中使用这种电容电路,滤波电容将一定频段内的信号从总信号中去除。
 
  ●退耦电容,用在退耦电路中的电容器称为退耦电容,在多级放大器的直流电压供给电路中使用这种电容电路,退耦电容消除每级放大器之间的有害低频交连。
 
  ●高频消振电容:用在高频消振电路中的电容称为高频消振电容,在音频负反馈放大器中,为了消振可能出现的高频自激,采用这种电容电路,以消除放大器可能出现的高频啸叫。
 
  ●谐振电容:用在LC谐振电路中的电容器称为谐振电容,LC并联和串联谐振电路中都需这种电容电路。
 
  ●旁路电容:用在旁路电路中的电容器称为旁路电容,电路中如果需要从信号中去掉某一频段的信号,可以使用旁路电容电路,根据所去掉信号频率不同,有全频域(所有交流信号)旁路电容电路和高频旁路电容电路。
 
  ●中和电容:用在中和电路中的电容器称为中和电容。在收音机高频和中频放大器,电视机高频放大器中,采用这种中和电容电路,以消除自激。
 
  ●定时电容:用在定时电路中的电容器称为定时电容。在需要通过电容充电、放电进行时间控制的电路中使用定时电容电路,电容起控制时间常数大小的作用。
 
  ●积分电容:用在积分电路中的电容器称为积分电容。在电视场扫描的同步分离级电路中,采用这种积分电容电路,以从行场复合同步信号中取出场同步信号。
 
  ●微分电容:用在微分电路中的电容器称为微分电容。在触发器电路中为了得到尖顶触发信号,采用这种微分电容电路,以从各类(主要是矩形脉冲)信号中得到尖顶脉冲触发信号。
 
  ●补偿电容:用在补偿电路中的电容器称为补偿电容,在卡座的低音补偿电路中,使用这种低频补偿电容电路,以提升放音信号中的低频信号,此外,还有高频补偿电容电路。
 
  ●自举电容:用在自举电路中的电容器称为自举电容,常用的OTL功率放大器输出级电路采用这种自举电容电路,以通过正反馈的方式少量提升信号的正半周幅度。
 
  ●分频电容:在分频电路中的电容器称为分频电容,在音箱的扬声器分频电路中,使用分频电容电路,以使高频扬声器工作在高频段,中频扬声器工作在中频段,低频扬声器工作在低频段。
 
  ●负载电容:是指与石英晶体谐振器一起决定负载谐振频率约有效外界电容。负载电容常用的标准值有16pF、20pF、30pF、50pF和100pF。负载电容可以根据具体情况作适当的调整,通过调整一般可以将谐振器的工作频率调到标称值。
 

电容的作用

  滤波作用,在电源电路中,整流电路将交流变成脉动的直流,而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容,利用其充放电特性,使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。在实际中,为了防止电路各部分供电电压因负载变化而产生变化,所以在电源的输出端及负载的电源输入端一般接有数十至数百微法的电解电容.由于大容量的电解电容一般具有一定的电感,对高频及脉冲干扰信号不能有效地滤除,故在其两端并联了一只容量为0.001--0.lpF的电容,以滤除高频及脉冲干扰。
 
  耦合作用:在低频信号的传递与放大过程中,为防止前后两级电路的静态工作点相互影响,常采用电容藕合.为了防止信号中韵低频分量损失过大,一般总采用容量较大的电解电容。
 
  电容的重要性汹涌的河水流入到湖泊中,再让它流出来,那就显得平静而柔和了.电容就应该是充当了湖泊的作用吧.让电流更纯净没有杂波.
 
  所谓电容,就是容纳和释放电荷的电子元器件。电容的基本工作原理就是充电放电,当然还有整流、振荡以及其它的作用。另外电容的结构非常简单,主要由两块正负电极和夹在中间的绝缘介质组成,所以电容类型主要是由电极和绝缘介质决定的。在计算机系统的主板、插卡、电源的电路中,应用了电解电容、纸介电容和瓷介电容等几类电容,并以电解电容为主。
 
  纸介电容是由两层正负锡箔电极和一层夹在锡箔中间的绝缘蜡纸组成,并拆叠成扁体长方形。额定电压一般在63V~250V之间,容量较小,基本上是pF(皮法)数量级。现代纸介电容由于采用了硬塑外壳和树脂密封包装,不易老化,又因为它们基本工作在低压区,且耐压值相对较高,所以损坏的可能性较小。万一遭到电损坏,一般症状为电容外表发热。
 
  瓷介电容是在一块瓷片的两边涂上金属电极而成,普遍为扁圆形。其电容量较小,都在pμF(皮微法)数量级。又因为绝缘介质是较厚瓷片,所以额定电压一般在1~3kV左右,很难会被电损坏,一般只会出现机械破损。在计算机系统中应用极少,每个电路板中分别只有2~4枚左右。
 
  电解电容的结构与纸介电容相似,不同的是作为电极的两种金属箔不同(所以在电解电容上有正负极之分,且一般只标明负极),两电极金属箔与纸介质卷成圆柱形后,装在盛有电解液的圆形铝桶中封闭起来。因此,如若电容器漏电,就容易引起电解液发热,从而出现外壳鼓起或爆裂现象。
 

电容的应用

  很多电子产品中,电容器都是必不可少的电子元器件,它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源和退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等。由于电容器的类型和结构种类比较多,因此,使用者不仅需要了解各类电容器的性能指标和一般特性,而且还必须了解在给定用途下各种元件的优缺点、机械或环境的限制条件等。下文介绍电容器的主要参数及应用,可供读者选择电容器种类时用。
 
  1、标称电容量(CR):电容器产品标出的电容量值。
 
  云母和陶瓷介质电容器的电容量较低(大约在5000pF以下);纸、塑料和一些陶瓷介质形式的电容量居中(大约在0005μF10μF);通常电解电容器的容量较大。这是一个粗略的分类法。
 
  2、类别温度范围:电容器设计所确定的能连续工作的环境温度范围,该范围取决于它相应类别的温度极限值,如上限类别温度、下限类别温度、额定温度(可以连续施加额定电压的最高环境温度)等。
 
  3、额定电压(UR):在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下,可以连续施加在电容器上的最大直流电压或最大交流电压的有效值或脉冲电压的峰值。
 
  电容器应用在高压场合时,必须注意电晕的影响。电晕是由于在介质/电极层之间存在空隙而产生的,它除了可以产生损坏设备的寄生信号外,还会导致电容器介质击穿。在交流或脉动条件下,电晕特别容易发生。对于所有的电容器,在使用中应保证直流电压与交流峰值电压之和不的超过直流电压额定值。
 
  4、损耗角正切(tanδ):在规定频率的正弦电压下,电容器的损耗功率除以电容器的无功功率。
 
  这里需要解释一下,在实际应用中,电容器并不是一个纯电容,其内部还有等效电阻,它的简化等效电路如下图所示。图中C为电容器的实际电容量,Rs是电容器的串联等效电阻,Rp是介质的绝缘电阻,Ro是介质的吸收等效电阻。对于电子设备来说,要求Rs愈小愈好,也就是说要求损耗功率小,其与电容的功率的夹角δ要小。
 
  这个关系用下式来表达: tanδ=Rs/Xc=2πf×c×Rs 因此,在应用当中应注意选择这个参数,避免自身发热过大,以减少设备的失效性。
 
  5、电容器的温度特性:通常是以20℃基准温度的电容量与有关温度的电容量的百分比表示。
 
  6.电容器是最简单的电池,而且有充电快,容量大等优点。
 
  1、电容在电路中一般用“C”加数字表示(如C13表示编号为13的电容)。电容是由两片金属膜紧靠,中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。
 
  电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小,电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,它与交流信号的频率和电容量有关。
 
  容抗XC=1/2πf c (f表示交流信号的频率,C表示电容容量)电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。
 
  2、识别方法:电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同,分直标法、色标法和数标法3种。电容的基本单位用法拉(F)表示,其它单位还有:毫法(mF)、微法(μF)/mju:/、纳法(nF)、皮法(pF)。其中:1法拉=1000毫法(mF),1毫法=1000微法(μF),1微法=1000纳法(nF),1纳法=1000皮法(pF)
 
  容量大的电容其容量值在电容上直接标明,如10 μF/16V
 
  容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示
 
  字母表示法:1m=1000 μF 1P2=1.2PF 1n=1000PF
 
  数字表示法:三位数字的表示法也称电容量的数码表示法。三位数字的前两位数字为标称容量的有效数宇,第三位数宇表示有效数字后面零的个数,它们的单位都是pF。
 
  如:102表示标称容量为1000pF。
 
  221表示标称容量为220pF。
 
  224表示标称容量为22x10(4)pF。
 
  在这种表示法中有一个特殊情况,就是当第三位数字用"9"表示时,是用有效数宇乘上10的-1次方来表示容量大小。
 
  如:229表示标称容量为22x(10-1)pF=2.2pF。
 
  允许误差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%
 
  如:一瓷片电容为104J表示容量为0.1 μF、误差为±5%。
 
  3使用寿命:电容器的使用寿命随温度的增加而减小。主要原因是温度加速化学反应而使介质随时间退化。
 
  4绝缘电阻:由于温升引起电子活动增加,因此温度升高将使绝缘电阻降低。
 
  电容器包括固定电容器和可变电容器两大类,其中固定电容器又可根据所使用的介质材料分为云母电容器、陶瓷电容器、纸/塑料薄膜电容器、电解电容器和玻璃釉电容器等;可变电容器也可以是玻璃、空气或陶瓷介质结构。以下附表列出了常见电容器的字母符号。
 
  1、按照结构分三大类:固定电容器、可变电容器和微调电容器。2、按电解质 分类有:有机介质电容器、无机介质电容器、电解电容器和空气介质电容器等。3、按用途分有:高频旁路、低频旁路、滤波、调谐、高频耦合、低频耦合、小型电容器。4、频旁路:陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、涤纶电容器、玻璃釉电容器。5、低频旁路:纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器。6、滤波:铝电解电容器、纸介电容器、复合纸介电容器、液体钽电容器。7、调谐:陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、聚苯乙烯电容器。8、高频耦合:陶瓷电容器、云母电容器、聚苯乙烯电容器。9、低耦合:纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器、固体钽电容器。10、小型电容:金属化纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、聚苯乙烯电容器、固体钽电容器、玻璃釉电容器、金属化涤纶电容器、聚丙烯电容器、云母电容器。a电容分类 a.电解电容 
 
  b.固态电容
 
  c.陶瓷电容
 
  d.钽电解电容
 
  e.云母电容
 
  f.玻璃釉电容
 
  g.聚苯乙烯电容
 
  h.玻璃膜电容
 
  i.合金电解电容
 
  j.绦纶电容
 
  k.聚丙烯电容
 
  l.泥电解
 
  m有极性有机薄膜电容
 
  n.铝电解电容
 
  5.电容的基本特性: 通交流,隔直流:通高频,阻低频。

电容符号

  下面是各种电容的原理图符号:
 
  ①基本电容符号,如陶瓷电容 电解电容 云母电容 薄膜电容
 
  ②-⑥有极性电容,电解电容符号,弯片为负极,空心为正极
 
  ⑦可调电容符号⑧微调电容符号
 
  电容一般的选用  低频中使用的范围较宽,如可以使用高频特性比较差的;但是在高频电路中就有了很大的限制了,一旦选择不当会影响电路的整体工作状态;
 
  一般的电源里用的有电解电容、和瓷片电容、但是在高频中就要使用云母等价格较贵的电容,就不可以使用绦纶的电容,和电解的电容,因为它们在高频情况下会形成电感,以致影响电路的工作精度。
 

电容器标称电容值

  E24 E12 E6 E24 E12 E6
 
  1.0 1.0 1.0 3.3 3.3 3.3
 
  1.1 3.6
 
  1.2 1.2 3.9 3.9
 
  1.3 4.3
 
  1.5 1.5 1.5 4.7 4.7 4.7
 
  1.6 5.1
 
  1.8 1.8 5.6 5.6
 
  2.0 6.2
 
  2.2 2.2 2.2 6.8 6.8 6.8
 
  2.4 7.5
 
  2.7 2.7 8.2 8.2
 
  3.0 9.1
 
  注:用表中数值再乘以10n来表示电容器标称电容量,n为正或负整数。
 
  主要参数的意义:标称容量以及允许偏差:目前我国采用的固定式标称容量系列是:E24,E12,E6系列。他们分别使用的允许偏差是+-5% +-10% +-20%。
 

电容器主要特性参数

1、标称电容量和允许偏差

  标称电容量是标志在电容器上的电容量。
 
  电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差,在允许的偏差范围称精度。
 
  精度等级与允许误差对应关系:00(01)-±1%、0(02)-±2%、Ⅰ-±5%、Ⅱ-±10%、Ⅲ-±20%、 Ⅳ-(+20%-10%)、Ⅴ-(+50%-20%)、Ⅵ-(+50%-30%)
 
  一般电容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级,电解电容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级,根据用途选取。

2、额定电压

  在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器的最高直流电压有效值,一般直接标注在电容器外壳上,如果工作电压超过电容器的耐压,电容器击穿,造成不可修复的永久损坏。常见的电容额定电压与耐压测试仪测量值的关系( 600V的耐压测试仪测量电压为760V以上;
 
  550V的耐压测试仪测量电压为715V以上;
 
  500V的耐压测试仪测量电压为650V以上;
 
  450V的耐压测试仪测量电压为585V以上;
 
  400V的耐压测试仪测量电压为520V以上;
 
  250V的耐压测试仪测量电压为325V以上;
 
  200V的耐压测试仪测量电压为260V以上;
 
  160V的耐压测试仪测量电压为208V以上;
 
  100V的耐压测试仪测量电压为125V—132V以上;
 
  80V的耐压测试仪测量电压为100V以上;
 
  63V的耐压测试仪测量电压为79V以上;
 
  50V的耐压测试仪测量电压为62.5V以上;
 
  35V的耐压测试仪测量电压为50V以上
 
  25V的耐压测试仪测量电压为35V以上
 
  16V的耐压测试仪测量电压为19V以上
 
  10V的耐压测试仪测量电压为13V以上
 
  6.3的耐压测试仪测量电压为7.5V以上
 
  以上为85℃产品;以下为105℃产品 :
 
  600V的耐压测试仪测量电压为780V以上;
 
  550V的耐压测试仪测量电压为745V以上;
 
  500V的耐压测试仪测量电压为660V以上;
 
  450V的耐压测试仪测量电压为595V以上;
 
  400V的耐压测试仪测量电压为540V以上;
 
  250V的耐压测试仪测量电压为343V以上;
 
  200V的耐压测试仪测量电压为270V以上;
 
  160V的耐压测试仪测量电压为222V以上;
 
  100V的耐压测试仪测量电压为132V以上;
 
  80V的耐压测试仪测量电压为102V以上;
 
  63V的耐压测试仪测量电压为84V以上;
 
  50V的耐压测试仪测量电压为66.5V以上;
 
  35V的耐压测试仪测量电压为52.5V以上
 
  25V的耐压测试仪测量电压为38V以上
 
  16V的耐压测试仪测量电压为21.6V以上
 
  10V的耐压测试仪测量电压为13.5V以上
 
  6.3的耐压测试仪测量电压为8.2V以上)

3、绝缘电阻

  直流电压加在电容上,并产生漏电电流,两者之比称为绝缘电阻.
 
  当电容较小时,主要取决于电容的表面状态,容量〉0.1uf时,主要取决于介质的性能,绝缘电阻越大越好。
 
  电容的时间常数:为恰当的评价大容量电容的绝缘情况而引入了时间常数,他等于电容的绝缘电阻与容量的乘积。

4、损耗

  电容在电场作用下,在单位时间内因发热所消耗的能量叫做损耗。各类电容都规定了其在某频率范围内的损耗允许值,电容的损耗主要由介质损耗,电导损耗和电容所有金属部分的电阻所引起的。 
 
  在直流电场的作用下,电容器的损耗以漏导损耗的形式存在,一般较小,在交变电场的作用下,电容的损耗不仅与漏导有关,而且与周期性的极化建立过程有关。

5、频率特性

  随着频率的上升,一般电容器的电容量呈现下降的规律。
 
  大电容工作在低频电路中的阻抗较小,小电容而比较适合工作在高频环境下。
 

电容的潜在危险及安全性

危险

  在电容充电后关闭电源,电容内的电荷仍可能储存很长的一段时间。此电荷足以产生电击,或是破坏相连结的仪器。一个抛弃式相机闪光模组由1.5V AA 干电池充电,看似安全,但其中的电容可能会充电到300V,300V 的电压产生的电击会使人非常疼痛,甚至可能致命。
 
  许多电容的等效串联电阻 (ESR) 低,因此在短路时会产生大电流。在维修具有大电容的设备之前,需确认电容已经放电完毕。为了安全上的考量,所有大电容在组装前需要放电。若是放在基板上的电容器,可以在电容器旁并联一泄放电阻 (bleeder resistor)。在正常使用的,泄放电阻的漏电流小,不会影响其他电路。而在断电时,泄放电阻可提供电容放电的路径。高压的大电容在储存时需将其端子短路,以确保其储存电荷均已放电,因为若在安装电容时,若电容突然放电,产生的电压可能会造成危险。
 
  大型老式的油浸电容器中含有多氯联苯(poly-chlorinated biphenyl),因此丢弃时需妥善处理,若未妥善处理,多氯联苯会进入地下水中,进而污染饮用水。多氯联苯是致癌物质,微量就会对人体造成影响。若电容器的体积大,其危险性更大,需要格外小心。新的电子零件中已不含多氯联苯。

高电压电容潜在的危险

  在高电压和强电流下工作的电容有着超出一般的危险。
 
  高电压电容在超出其标称电压下工作时有可能发生灾难性的损坏。绝缘材料的故障可能会导致在充满油(通常这些油起隔绝空气的作用)的小单元产生电弧致使绝缘液体蒸发,引起电容凸出、破裂甚至爆炸,而爆炸会将易燃的油弄的到处都是、起火、损坏附近的设备。硬包装的圆柱状玻璃或塑料电容比起通常长方体包装的电容更容易炸裂,而后者不容易在高压下裂开。
 
  被用在射频电路中和长期在强电流环境工作的电容会过热,特别是电容中心的卷筒。即使外部环境温度较低,但这些热量不能及时散发出去,集聚在内部可能会迅速导致内部高热从而导致电容损坏。
 
  在高能环境下工作的电容组,如果其中一个出现故障,使电流突然切断,其他电容中储存的能量会涌向出故障的电容,这就即有可能出现猛烈的爆炸。
 
  高电压真空电容即使在正确的使用时也会发出一定的X射线。适当的密封、熔融(fusing)和预防性的维护会帮助减少这些潜在的危险。
 

2010年1-5月份电容器市场分析

  今年1-5月份电子市场的大体走势,与去年预期相差并不太大,一季度电子市场整体价格呈现温和上涨,涨价主要原因是缺货。缺货现象在今年3、4月份反映更明显,导致部分型号有价无市,部分型号呈现翻番的涨价,从而促使电子市场价格指数在3、4月份明显上升走势。今年头5个月,电容器的价格指数呈现V型走势,价格在4月中旬出现强力反弹现象,旗下众多型号,出现大面积涨价。今年一季度开始,电子行业掀起缺货潮,而4、5月份缺货不但没得到改善,反而出现更严重现象。电容器总指数上涨幅度出现20多个点的反常现象,缺货及有意囤货惜卖让部分型号价格翻翻。

 東莞荣誉電子有限公司
是一家集研發、生產、銷售及服務為一體的、高科技電容器生產企業,專項致力於為客戶提供專業的電容器產品解決方案,產品廣泛應用於LED顯示幕系統集成、汽車電子,安防領域.消費電子,通信設備.工業控制,等行業.
        荣誉電子專注於電容器相關領域,目前所經營的業務主要有鋁電解電容.薄膜電容.陶瓷電容.超級電容器的加工製造開發與生產等。公司自成立以來,在全體員工的共同努力下,產品及服務已逐步銷售到了國內各級市場並逐步出口到了歐、美、中東及港澳臺等海外的多個國家及地區,且以較高的性價比贏得了用戶的好評與認可。

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铝电解液电容爆浆
传统铝电解液电容都有防爆槽,这是为了让压力容易被释放,不会发生更大的爆炸。但某些产品为了节约成本省去了防爆槽的工序。
2. 二氧化锰。二氧化锰是钽电容所使用的阴极材料。二氧化锰是固体,传导方式为电子导电,导电率是电解液离子导电的十倍(0.1S/CM),所以ESR比电解液低。所以,传统上大家觉得钽电容比铝电容好得多,同时固体电解质也没有泄露的危险。此外二氧化锰的耐高温特性也比较好,能耐的瞬间温度在500度左右。二氧化锰的缺点在于在极性接反的情况下容易产生高温,在高温环境下释放出氧气,同时五氧化二钽介质层发生晶质变化,变脆产生裂缝,氧气沿着裂缝和钽粉混合发生爆炸。另外这种阴极材料的价格也比较贵。(和铝电解液电容相比,虽然都是爆炸,可原理却不一样,有多少人能注意到这点呢?)
传统上认为钽电容比铝电容性能好 主要是由于钽加上二氧化锰阴极助威后才有明显好于铝电解液电容的表现。如果把铝电解液电容的阴极更换为二氧化锰, 那么它的性能其实也能提升不少。
3.接下来我们就要引出一种革命性的阴极——TCNQTCNQ是一种有机半导体,是一种络合盐。TCNQ在电容方面的应用,是在90年代中后期才出现的,它的出现代表着电解电容技术革命的开始。TCNQ是一种有机半导体,因此使用TCNQ的电容也叫做有机半导体电容,例如早期的三洋OSCON产品。TCNQ的出现,使电解电容的性能可以直接挑战传统陶瓷电容霸占的很多领域,使电解电容的工作频率由以前的20KHZ直接上升到了1MHZ。TCNQ的出现,使过去按照阳极划分电解电容性能的方法也过时了。因为即使是阳极为铝的铝电解电容,如果使用了TCNQ作为阴极材质的话,其性能照样比传统钽电容(钽+二氧化锰)好得多。TCNQ的导电方式也是电子导电,其导电率为1S/CM,是电解液的100倍,二氧化锰的10倍。
紫色为TCNQ电容(SANYO)
使用TCNQ作为阴极的有机半导体电容,其性能非常稳定,也比较廉价。不过它的热阻性能不好,其熔解温度只有230-240摄氏度,所以有机半导体电容一般很少用SMT贴片工艺制造,因为无法通过波峰焊工艺,所以我们看到的有机半导体电容基本都是插件式安装的。TCNQ还有一个不足之处就是对环境的污染。由于TCNQ是一种氰化物,在高温时容易挥发出剧毒的氰气,因此在生产和使用中会有限制。
4.如果说TCNQ是电解电容革命的开始的话,那么真正的革命的主角当属PPY(聚吡咯)以及PEDT这类固体聚合物导体。
著名的SANYO OSCON SVP系列铝固体聚合物导体电容
70年代末人们发现,使用搀杂法可以获得优良的导电聚合物材料,从而引发了一场聚合物导体的技术革命。1985年,小日本首次开发了聚吡咯膜,如果使用复合法的话,可以使其导电率达到铜和银的水平,但它又不是金属而相当于工程塑料,附着性比金属好,同时价格也比铜和银低很多,此外,在受力情况下,其导电率还会产生变化(其特性很像人的神经系统)。这无疑是电容研发者梦寐以求的阴极材质。2000年,美国人因为发明了大规模制造PPY聚吡咯膜的方法,而获得了当年的诺贝尔化学奖,其重要性可见一斑。聚吡咯的用途非常广泛,从隐形战斗机到人工手,以及显示器和电池、电容等等。聚吡咯的研发实力,可以反映出一个国家的化学水平,而我国的西安交通大学和成都电子科技大学在这方面比较突出。
三洋CVEX 固体聚合物导体+电解液混合电容 注意防爆槽
使用PPY聚吡咯和PEDT做为阴极材料的电容,叫做固体聚合物导体电容。其电导率可以达到100S/CM,这是TCNQ盐的100倍,是电解液的10000倍,同时也没有污染。固体聚合物导体电容的温度特性也比较好,可以忍耐300度以上的高温,因此可以使用SMT贴片工艺安装,也适合大规模生产。固体聚合物导体电容的安全性较好,当遇到高温的时候,电解质只是熔化而不会产生爆炸,因此它不像普通铝电解液电容那样开有防爆槽(三洋有一种CVEX电容,阴极为固体聚合物导体加电解液的混合型,因此也有防爆槽)。固体聚合物导体电容的缺陷在于其价格相对偏高,同时耐电压性能不强。
GF 6800U使用的CHEMICON PS/16V电容 无防爆槽
使用不同的阳极和阴极材料可以组合成多种规格的电解电容,例如钽电解电容也可以使用固体聚合物导体做为阴极,而铝电解电容既可以使用电解液,也可以使用TCNQ、PPY和PEDT等等。现在新型的钽电容也采用了PPY和PEDT这类固体聚合物导体做阴极,因此性能进步很多,也没有以往二氧化锰阴极易爆炸的危险。如今最好的钽聚合物电容的ESR可以达到5毫欧姆。这类性能高、体积小的钽聚合物电容一般使用手机、数码相机等一些对体积要求较高的设备上。
电解电容阴极性能初步对比
电解电容阴极材质性能特性对比
阴极材质
电解液
二氧化锰
TCNQ
固体聚合物导体(PPY/PEDT)
固体聚合物导体+电解液(CVEX混合型)
导电率
0.01S/CM
0.1S/CM
1S/CM
100S/CM
100S+0.01S/CM
导电方式
离子导电
电子导电
电子导电
电子导电
电子+离子导电
热阻性能
260度
500度
230度(不适合SMT贴片)
300度
260度
优点
价格最便宜,耐压性优良,有自愈特性
性能稳定
价格相对便宜,导电率高,综合性能较好
无污染,不会爆炸,良好的温度特性,LOW ESR值
具备固体聚合物导体电容和电解液电容的一切优点与缺点
缺点
受温度影响巨大,ESR高,安全性不高
容易污染,安全性不高,价格也比较贵
不耐高温,有污染,耐电压值低
价格昂贵 没有自愈特性,耐电压值低
在以上表格当中,红线代表铝聚合物导体电容,绿色虚线表示普通铝电解液电容,蓝色虚线表示钽二氧化锰电容,黄色虚线表示超大容量(1000μF)、超大体积(后面的“Φ”符号代表了各自的体积)的铝电解液电容。表格的X轴线表示频率,Y轴线表示阻抗,Y轴的阻抗数值越低,ESR值就越低,性能就越好。
这个表格体现的是在频率逐步提升的情况下,不同种类电容的性能变化。可以看出,当频率达到10KHz以上的时候铝聚合物导体电容的ESR值继续保持在较低的水平,当达到100KHz的时候,其ESR值低于其它所有类型的电容,包括钽电容和容量为1000μF的铝电解液电容(注意:两者的体积比例为300:5000),而该电容的容量仅为47μF。到了1MHZ,铝聚合物导体电容优势更明显。
以上这4个表格代表的是陶瓷电容(左边两个表格)和TCNQ有机半导体电容(右边两个表格),在施加电压为0V(上表)和20V(下表)的两种情况下,其ESR值的波动。可以看出,陶瓷电容在20V电压,频率接近100KHz的时候ESR出现了剧烈的波动。而TCNQ电容的ESR值则保持平滑的曲线。新电解材料的使用使电解电容在某些方面比电容的王者陶瓷电容更有优势。
当极性接反并施加2倍额定电压和20A电流时不同阴极钽电容的反映:如上图,使用二氧化锰为阴极的钽二氧化锰电容全部爆炸,而使用PPY为阴极的钽固体聚合物电容虽然全部报废,但表面无损。这反映了二氧化锰阴极电容和聚合物电容在安全性上的差异。
贴片陶瓷电容是目前用量比较大的常用元件,分为.NPO、X7R、Z5U、Y5V等不同的规格,不同的规格有不同的用途.主要区别是它们的填充介质不同,在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同,随之带来的…
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