鋁電解電容器

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更新時間: 2013-09-17

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鋁電解電容器,又稱電容,是一種儲能元件,其結構可分為固定電容器、半可變電容器、可變電容器三種,它的特點是容量大,但是漏電大,誤差大,穩定性差,常用作交流旁路和濾波,在要求不高時也用於信號耦合。

鋁電解電容器 -電容器


  電容器是一種儲能元件,在電路中用於調諧、濾波、耦合、旁路、能量轉換和延時。電容器通常叫做電容。按其結構可分為固定電容器、半可變電容器、可變電容器三種。

鋁電解電容器 -鋁電解電容器

鋁電解電容器鋁電解電容器

  它是由鋁圓筒做負極,裡面裝有液體電解質,插入一片彎曲的鋁帶做正極製成。還需要經過直流電壓處理,使正極片上形成一層氧化膜做介質。它的特點是容量大,但是漏電大,誤差大,穩定性差,常用作交流旁路和濾波,在要求不高時也用於信號耦合。電解電容有正、負極之分,使用時不能接反。

鋁電解電容器 -主要性能指標

  標稱容量和允許誤差:電容器儲存電荷的能力,常用的單位是F、uF、pF。電容器上標有的電容數是電容器的標稱容量。電容器的標稱容量和它的實際容量會有誤差。一般,電容器上都直接寫出其容量,也有用數字來標誌容量的,通常在容量小於10000pF的時候,用pF做單位,大於10000pF的時候,用uF做單位。為了簡便起見,大於100pF而小於1uF的電容常常不注單位。沒有小數點的,它的單位是pF,有小數點的,它的單位是uF。如有的電容上標有「332」(3300pF)三位有效數字,左起兩位給出電容量的第一、二位數字,而第三位數字則表示在後加0的個數,單位是pF。
  額定工作電壓:在規定的工作溫度範圍內,電容長期可靠地工作,它能承受的最大直流電壓,就是電容的耐壓,也叫做電容的直流工作電壓。如果在交流電路中,要注意所加的交流電壓最大值不能超過電容的直流工作電壓值。常用的固定電容工作電壓有6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、2500V、400V、500V、630V、1000V。
  絕緣電阻:由於電容兩極之間的介質不是絕對的絕緣體,它的電阻不是無限大,而是一個有限的數值,一般在1000兆歐以上,電容兩極之間的電阻叫做絕緣電阻,或者叫做漏電電阻,大小是額定工作電壓下的直流電壓與通過電容的漏電流的比值。漏電電阻越小,漏電越嚴重。電容漏電會引起能量損耗,這種損耗不僅影響電容的壽命,而且會影響電路的工作。因此,漏電電阻越大越好。
  介質損耗:電容器在電場作用下消耗的能量,通常用損耗功率和電容器的無功功率之比,即損耗角的正切值表示。損耗角越大,電容器的損耗越大,損耗角大的電容不適於高頻情況下工作。

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鋁電解電容器 -選用常識

  電容在電路中實際要承受的電壓不能超過它的耐壓值。在濾波電路中,電容的耐壓值不要小於交流有效值的1.42倍。使用電解電容的時候,還要注意正負極不要接反。
  不同電路應該選用不同種類的電容。揩振迴路可以選用雲母、高頻陶瓷電容,隔直流可以選用紙介、滌綸、雲母、電解、陶瓷等電容,濾波可以選用電解電容,旁路可以選用滌綸、紙介、陶瓷、電解等電容。
  電容在裝入電路前要檢查它有沒有短路、斷路和漏電等現象,並且核對它的電容值。安裝的時候,要使電容的類別、容量、耐壓等符號容易看到,以便核實。

鋁電解電容器 -電解電容器的檢測


A因為電解電容的容量較一般固定電容大得多,所以,測量時,應針對不同容量選用合適的量程。根據經驗,一般情況下,1~47μF間的電容,可用R×1k擋測量,大於47μF的電容可用R×100擋測量。

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B將萬用表紅表筆接負極,黑表筆接正極,在剛接觸的瞬間,萬用表指針即向右偏轉較大偏度(對於同一電阻擋,容量越大,擺幅越大),接著逐漸向左迴轉,直到停在某一位置。此時的阻值便是電解電容的正向漏電阻,此值略大於反向漏電阻。實際使用經驗表明,電解電容的漏電阻一般應在幾百kΩ以上,否則,將不能正常工作。在測試中,若正向、反向均無充電的現象,即錶針不動,則說明容量消失或內部斷路;如果所測阻值很小或為零,說明電容漏電大或已擊穿損壞,不能再使用。

C對於正、負極標誌不明的電解電容器,可利用上述測量漏電阻的方法加以判別。即先任意測一下漏電阻,記住其大小,然後交換表筆再測出一個阻值。兩次測量中阻值大的那一次便是正向接法,即黑表筆接的是正極,紅表筆接的是負極。

D使用萬用表電阻擋,採用給電解電容進行正、反向充電的方法,根據指針向右擺動幅度的大小,可估測出電解電容的容量。

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鋁電解電容器 -常見缺陷的規避方法

因其低成本的特點,鋁電解電容器一直都是電源的常用選擇。但是,它們壽命有限,且易受高溫和低溫極端條件的影響。鋁電解電容器在浸透電解液的紙片兩面放置金屬薄片。這種電解液會在電容器壽命期間蒸發,從而改變其電氣屬性。如果電容器失效,其會出現劇烈的反應:電容器中形成壓力,迫使它釋放出易燃、腐蝕性氣體
電解質蒸發的速度與電容器溫度密切相關。工作溫度每下降 10 攝氏度,電容器壽命延長一倍。電容器額定壽命通常為在其最大額定溫度下得出的結果。典型的額定壽命為 105 攝氏度下 1000 小時。選擇這些電容器用於圖 1 所示 LED 燈泡等長壽命應用時(LED 的壽命為 25000 小時),電容器的壽命便成了問題。要想達到 25000 小時壽命,這種電容器要求工作溫度不超過 65 攝氏度。這種工作溫度特別具有挑戰性,因為在這種應用中,環境溫度會超出 125 攝氏度。市場上有一些高額定溫度的電容器,但是在大多數情況下,鋁電解電容器都將成為 LED 燈泡壽命的瓶頸組件。
 

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鋁電解電容器電容器


圖1 這種105℃電容器可能不會達到其聲稱的23年壽命
這種壽命溫度依賴度實際影響了您降低電容器額定電壓的方法。您首先想到的可能是增加電容器額定電壓來最小化電介質失效的機率。但是,這樣做會使電容器的等效串聯電阻 (ESR) 更高。由於電容器一般會具有高紋波電流應力,因此這種高電阻會帶來額外的內部功耗,並且增加電容器溫度。故障率隨溫度升高而增加。實際上,鋁電解電容器通常只使用其額定電壓的 80% 左右。
電容器溫度較低時,ESR 急劇增加,如圖 2 所示。在這種情況下,-40oC 下,電阻呈數量級增加。這在許多方面都會影響到電源性能。如果電容器用於開關式電源的輸出端,則輸出紋波電壓呈數量級增加。另外,在 ESR 和輸出電容形成的零以上頻率,它讓環路增益增加一個數量級,從而影響控制環路。這會產生一個有振蕩的不穩定電源。為了適應這種強震動,控制環路通常會在空間方面做出巨大妥協,並在更高溫度下工作。
 

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鋁電解電容器低溫下ESR性能急劇下降


圖2 低溫下ESR性能急劇下降
總之,鋁電解電容器通常是最低成本的選擇。但是,您需要確定其缺點是否會對應用產生不利影響。您需要通過其工作溫度,考慮其壽命長短。另外,您還要適當地降低其額定電壓,這樣您才能實現最低溫度運行,從而獲得最長的使用壽命。最後,您需要理解必須使用的 ESR 範圍,這樣您才能正確地設計出控制環路,從而滿足設計的紋波規範要求。


 

鋁電解電容器 -參考資料:


1.http://www.ntdrq.com

2.http://www.IClinker.com/
3.http://www.yaodadr.com/

鋁電解電容器 -相關詞條:


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