低损耗N4700高压陶瓷电容器，高稳定性

工程答案

HVC N4700 高压陶瓷电容器在 1 kV 至 150 kV 的电压范围内，提供稳定的电容值和低于 0.2% 的损耗因数，并有径向引线圆盘式和螺钉端子两种规格可选。这些器件能够确保耦合、滤波和储能电路的精度，而标准的 Y5U 或 Y5V 介质电容器的介电常数会随电压和温度的变化而漂移。

选择零件时，应按额定电压、电容、频率和温度进行控制，而不能只看零件编号。
在产品发布前，请在实际运行条件下对电容器进行验证。
根据电路的电气和机械要求，选择合适的介电等级和安装方式。

抽象

高稳定性、低损耗的陶瓷介质在高压电容器必须在高压下保持其额定值的任何应用中都至关重要，例如射频耦合、脉冲形成网络、倍压器和精密分压器。本文将解释 N4700 介质的特性、其低损耗因子的物理原理、损耗陶瓷的真正痛点，以及如何选择和验证 HVC N4700 系列电容器。

1. 应用场景：低损耗是其一项要求。

在高压电子领域，人们始终在寻找能够在严苛条件下保持卓越可靠性和优异性能的元件。在这些关键元件中，一类具有低损耗因子和出色稳定性的高压陶瓷电容器已成为不可或缺的组成部分。诸如医疗成像系统、工业射频发生器、粒子加速器和高能物理实验等应用都依赖于电容器，这些电容器既不能随温度漂移，也不能在高频下以热能的形式损耗能量。

C = ε_r · ε_0 · A / d → ε_r 的稳定性决定电容的稳定性

HVC针对这一需求推出了一系列N4700高压陶瓷电容器，这些电容器经过精心设计，具有极高的稳定性。N4700是一种温度补偿型1类陶瓷电容器，其介电常数在工作范围内变化极小，这与用于要求较低应用场合的宽容度2类材料截然不同。因此，这种电容器从首次测量到运行一千小时，其值始终保持不变。

三、技术要求

2.1 损耗因子和介电损耗。 损耗因子（tan δ）量化了每个周期介质内部损失的能量。对于N4700陶瓷，该值保持在0.2%以下，即使在连续射频工作条件下，自发热也可以忽略不计：

P_loss = 2π · f · C · V² · tan δ → 低 tan δ 值在高频下会降低热量

2.2 电容稳定性与电压和温度的关系。 第二类电介质的电容会随着直流电压的升高而降低；而N4700则不会。其温度系数很小且可预测，因此分压器或耦合网络能够保持其分压比不变。

在−55 °C至+125 °C的温度范围内，以及额定直流电压下，ΔC/C ≤ ±5%。

2.3 绝缘电阻和电荷保持能力。 储能和脉冲系统需要电容器在事件之间保持电荷，这就要求电容器具有很高的绝缘电阻。N4700 系列器件在额定电压下可保持数十吉欧姆级的绝缘电阻，因此存储的能量不会通过介质泄漏：

W = ½ · C · V² → 储存能量取决于绝缘电阻

2.4 机械和热稳定性。 烧结陶瓷体必须能够承受热循环、振动和安装应力而不开裂，因为裂纹会改变电容，并可能导致电晕放电，最终造成器件失效。径向引线盘片用于承受电路板级振动，而门把手式本体则为高能量等级器件提供机械刚性。

图 1 — N4700 与 2 类介质的损耗因子与温度的关系。

3. 工程师痛点（现场反馈）

痛点 1 — “射频放大器中的耦合电容过热。” Y5U 圆片电容器在 13.56 MHz 频率下损耗的热量足以使其自身温度升高 40 °C。用 N4700 介质电容器替换它后，损耗和发热量几乎降至零。

痛点 2 — 分频比随负载漂移。 “随着电压升高，电容下降了30%，测量结果也随之改变。” 2类介质在直流偏置下会改变其值；而N4700器件在整个电压范围内保持其电容值不变。

疼痛 3 — 储存的能量在一夜之间耗尽。 “脉冲发生器在两次测试之间损失了四分之一的能量。”低绝缘电阻导致电容器电量耗尽；高绝缘电阻的N4700本体保持了电荷，脉冲形状也保持一致。

4. 组件比较：高稳定性介质选项

参数	HVC N4700 光盘	HVC N4700 门把手	2 类 (Y5U/Y5V)
耗散系数	≤0.2％	≤0.2％	1-5％
电容与电压	稳定	稳定	下降20-50%
温度系数	小而线性	小而线性	大型非线性
电压范围	1–50 伏	20–150 伏	1–30 伏
绝缘电阻	非常高	非常高	降低

5. 选择和HVC解决方案

职务	推荐的HVC系列	电压	关键规格
射频耦合	高压高频射频电容器	5–25 伏	13.56/27.12 MHz 处的 tan δ 值较低
乘数/滤波器	高压陶瓷盘片 N4700	1–50 伏	在直流偏置下稳定
脉冲能量存储	门把手 HVCT8G	20–150 伏	高红外光谱，低电子自旋共振

方案 1 — 采用烧结 N4700 本体，实现低损耗。 精心配制的陶瓷介质在高温下烧结成致密均匀的微观结构，从而最大限度地减少每个循环的能量损失，并在高频下保持电容器的低温运行。

解决方案 2 — 在偏置和温度条件下保持稳定的电容。 N4700 在额定电压和 -55 °C 至 +125 °C 的范围内保持其值，因此分压器和耦合网络在使用中保持其校准精度。

方案 3 — 高绝缘电阻，用于能量保持。 高密度介电材料和洁净的电极结构提供了吉欧姆级的绝缘电阻，因此脉冲组和保持电路能够在事件之间保持其存储的能量。

高压陶瓷圆盘电容器径向引线 N4700 用于滤波、倍压和一般高压位置。 高压螺钉端子电容器适用于高能量和脉冲应用的门把手结构。 高压射频功率电容器低损耗高频功率转换。

6. 工程案例研究

一家工业射频发生器制造商在其27.12 MHz等离子体发生器的输出耦合级中使用了2类陶瓷电容器。这些发生器从现场返回后，耦合电容器周围的灌封胶熔化，电容测量结果显示，随着设备升温，电容漂移超过20%，这导致等离子体调谐点发生偏移，并降低了工艺重复性。

重新设计后，耦合电容器被HVC N4700盘片式电容器取代，储罐被门把手式N4700部件取代，然后测量了一整天生产过程中的改进情况：

测量参数	之前	后
电容器本体温度	+40°C 上升	+6°C 上升
电容漂移（冷态到热态）	−22％	−1.8％
每100个单位的现场回复	9	1
发电机停机时间/月	14	2

除了温度数据之外，还有两项发现至关重要。首先，稳定的电容解决了生产过程中一个不易察觉的问题：由于耦合特性会随温度变化，操作人员之前需要在每台发电机预热后重新调整参数；而使用 N4700 元件后，调整效果得以保持，因此每台设备出厂时的设置都完全相同，生产过程的输出也更加稳定。其次，低损耗因子降低了相邻绝缘层的应力，灌封胶损坏的问题也完全消失了；发电机的平均故障间隔时间大约翻了一番，维护团队认为这直接归功于更低温、更稳定的耦合阶段。目前，接下来的三款发电机型号均指定使用相同的 N4700 元件，并且工厂已将所有高频耦合位置的介质材料标准化。

7. 设计考虑

自加热： 在工作频率下计算 P_loss = 2πfCV²tan δ；如果损耗超过约 1 W，则提供气流或移至更大的物体。
电压降额： 对于连续直流供电，电容器的工作电压不得超过额定电压的 70%～80%，以保持抗瞬态和抗电晕的裕度。
新冠疫情和爬行动物： 保持爬电距离足以承受施加的电压，并避免附近导体出现尖锐边缘；电晕会随着时间的推移侵蚀陶瓷表面。
热循环： 安装本体时应使其能够自由膨胀；对圆盘进行刚性夹紧可能会导致陶瓷破裂并改变电容。
测量方式： 验证应用实际频率下的电容和损耗因数，而不仅仅是 1 kHz，因为介电特性会随频率变化。
绝缘电阻： 对于储能电路，请确认额定电压和工作温度下的IR值，因为IR值会随着温度升高而下降。

8。参考

IEC 60384-1:2016，电子设备用固定电容器—第1部分：通用规范。
IEC 60384-9:2015，电子设备用固定电容器—第9部分：陶瓷介质固定电容器，2类。
RW Erickson 和 D. Maksimovic，《电力电子学基础》，第 3 版，Springer，2020 年。
陈景亮等，高电压试验技术，中国电力出版社，2005。
HVC高压陶瓷圆片电容器数据手册 HVC电容器2024。
HVC 高压螺钉端子电容器数据表，HVC 电容器，2024。

需要一个稳定、低损耗的高压电容器？

请提供电压、电容、工作频率、温度范围和占空比等参数。HVC 可以推荐合适的 N4700 器件并提供样品。

发送物料清单/请求技术报价 →

相关HVC产品页面：电容器交叉参考.

低损耗N4700高压陶瓷电容器，高稳定性