电解电容器的特点与参数.docx
电解电容器的特点与参数电解电容器的特点与参数 电容器与分类 蓄积和释放电荷传输电子信号的元件。 电解电容器的特点 结构：以阀金属“Al、Ta、Nb、Ti”为板极，以其氧化膜为介质，以电解液为实际阴极 工作反应：阳极不断形成氧化膜、阴极析氢，称之为"电解"的电化反应，故称电解电容器也属电化器件 特点：单位体积容量大，损耗与漏电相对较大 应用：滤波、隔直、耦合、去耦、马达启动、镇流器、闪光灯、变频器用、蓄能、高频低阻抗 主要参数 容量C：以F为单位 工作电压WV：低压-100V以下，中压-160330V，高压-400V及以上 损耗tan： 纯C I超前U90° 损耗功率P=Uicos90°=0 tan与频率有关通常标准检测以100或120Hz为准 实际C还存在L f必须f0使用频率有上限如不采取措施电解电容器仅能用于10KHz以下。 通常Z概括各种因素，既反应电容器本身在电路中的作用，又能从它的温频特性好坏分析电容器工艺结构是否合理，因此频率特性多用Z或ESR讨论。 漏电流IL 铝电解电容器介质氧化膜绝缘体、耐压高770KV/mm，非电解介质耐压10100KV/mm。 但电解电容器的介质完整性不好，有离子性导电因而IL高且与CV有关，IL=KCV 其中K取0.01, 0.03, l Z及最大允许脉动电流 电解电容器工作时不仅有直流IL某些场合且有倍频或更高频脉动电流 产生额外的发热与耗损，为工作正常及寿命应限定，同时也限定了高频特性。 普通品以10KHz的Z 高频低阻抗以100KHz/500KHz的Z或ESR来限定 在一定允许脉动电路下 寿命 电解电容器的耗损主要受T影响 高频低阻抗电解电容器 定义：适应开关电源发展等需要的特种电解电容器，在高频下较普通品有较低的阻抗，较高的允许脉动电流。通常规定其在100KHZ下的ESR值及最大允许脉动电流，以表征其高频特性的品质。 开关电源：体积小、功耗小、效率高的稳压电源，其稳压调节管仅工作在开和关两个状态，因此而得名。 . 普通串联型线型调压稳压电源 普通整流滤波电路产生一般直流电压E1，随电网波动有波动。 某些电路需要高质量的直流电源电压，因而需加稳定部分产生稳定电压E0，彩电的行场扫描、伴音输出等。 稳压的原理是：稳压输出E0=E1-调压管两端电压，当电网波动引起E1变化时，调正管两端电压可以自动变化抵消E1的变化维持E0不变，Q控制调压管两端电压受其栅电位控制，若E0有变化，例如E0升，取样电路便把E0的变化通过取样电路取出与一个基准电压比较，通过比较放大器使栅电位下降，Q端电压上升，E0下降，若E0下降，便使栅电压上升，Q端电压下降，E0上升。 由于这种稳压电路的控制调正管工作在有电流电压的状态，有功耗P=IV，所以效率较低，一般约在50%，且有电源变压器体积大，也是功耗大，效率低的原因。 . 开关稳压电源 它的电路特点是取消了电源变压器，直接将电网电压整流滤波，有一个脉冲发生器产生脉冲波去控制调压管Q的栅极电位。 调压管Q周期 有开关脉冲控制交替的处于"饱和导通"和"截止"两个状态，即"开""关"两个状态。开时可近似使Q管两端电压为0，关时可使E1整个降在Q管上，也就是输出端无电压输出。这样Q管的输出电压E2实际上是一个大的方波脉冲，经过滤波电路后才形成E0。 t1为调正管的导通时间，也即开关脉冲的宽度。 t2为调正管的截止时间，也即开关脉冲的间隔。 t1+t2=T 脉冲周期 它的稳压电路的原理是E0高了某E0，通过取样电路将此变化与基准电位比较，由比较放大器输出 一个信号使脉冲调宽电路将开关脉冲的宽度t1降低，使E0下降，若E0低于某E0，同样使t1增加，使E0上升，而保持E0不变。 由一于这种稳压电源调压管仅工作在"开""关"状态，开时有电流无电压，关时有电压无电流，功耗P=IV0，再加上取消了电源变压器，因而使功率整体下降，效率上升，且体积大幅缩小。而且稳压范围宽电源150-250V，都能满足稳压要求。 这两种电源使用的电解电容器中流过的脉动电流大不相同，开关电源中的铝电解电容器除了一般的以倍工频为基频的一系列次倍频谐波外而且还多出了因控制调正管受开关脉冲控制所产生的"开关"脉动而产生的脉动电流，这种脉动电流的基频即开关脉冲的频率，初级的开关电源是几十KHZ，最先进的开关电源脉冲开关频率已达12MHZ。因此开关频率愈高的开关电源其脉冲频率愈高，对电容器的频率特性高频要求愈高，即?0要愈高。同样的原因由于?0很难测定，通常是以100KHZ的Z或ESR来规定其高频特性，国外已有以500 KHZ的Z或ESR来规定。而在寿命实验中及最大允许脉动电流也是以100KHZ的值来规定的，惠东立隆的此类产品即以100KHZ脉动电流下来 耐久性寿命，它们的电压频率是可调的。当然也可乘以频率因子将其换算到工频下来进行。 高频低阻抗电容器的特点与要求 . 小型化，开关电源的目的是小型轻量高效化，因此元件也必须小型轻量化。为此需采用高比容箔，以降低芯子的大小。日本已有此类产品的专用箔。 . 结构上尽量降低L0，以改善高频特性。 在错开半匝的情况下电感的计算公式： L=(4L/3b)(2d箔+3a) L为引线所在半圆周长； b为箔宽度； d箔为箔厚度； a为两引线间距。 L,a, d箔小，电感小 b大即芯子长，电感小 其它有叠片式，圆筒型伸出箔绕法 另外，引出箔、引出线的电感及铝壳电感也需注意。 . 降低阻抗以减低电容器本身的发热 发热功率P=ZI2 (1) 采用高电导电解液 多水系一般1051K小时 长寿命或更高温度用的需采用无水系，采用不产H2的溶剂，即r-BLDMF等。 H20，EG (2) 采用低密度纸，低压时甚至用花样纸 为了防止毛刺造成短路或局部短路引起IL上升，而采用芯子的检测及处理，然后装配，才能提高成品率，用点焊机式的放电装置，将毛刺熔化处理掉。 . 应用中应考虑降脉动电流的措施和散热措施。 日本产品举例 63V日本RubycomYXF系列 标称容量 10 100 100 尺寸 5x11 10x12.5 16x31.5 允许脉动电流mA105 100KHz 87 300 1390 Zmax 100kHz 2.3 0.43 0.054
