電解電容的選型指標(biāo)

小引

電解電容器是開(kāi)關(guān)電源中一次和二次回路濾波電路中最重要的器件某部。司空見(jiàn)慣，電解容電器的等效電路方可覺(jué)著是有滋有味容電器與寄生電感、天下烏鴉一般黑串聯(lián)電阻的串聯(lián)，如圖1所示。

顯而易見(jiàn)，開(kāi)關(guān)電源是現(xiàn)時(shí)信息家電裝具的顯要電源，為電子設(shè)備袖珍輕便化作出終古不息的奉獻(xiàn)。開(kāi)關(guān)電源頻頻的小型化、輕量化和跌進(jìn)，在電子設(shè)備中使用量愈來(lái)愈大，普及率越加高。對(duì)應(yīng)的就要求電解電容器袖珍大容量化，耐紋波電流，翻來(lái)覆去低反抗化，高溫度長(zhǎng)人壽化和更恰切高密度組建。

1、電容量與體積

鑒于電解容電器多數(shù)使用卷繞結(jié)構(gòu)，很容易擴(kuò)展體積，因故單位體積電容量好生大，比另一個(gè)電容大幾倍到幾十倍?？墒谴箅娙萘康墨@得是以體積的壯大為代價(jià)的，現(xiàn)代開(kāi)關(guān)電源務(wù)求越是高的效率，越加小的體積，因此，有必要尋求新的解決辦法，來(lái)取得大電容量、小體積的電容器。

在開(kāi)關(guān)電源的原邊如其使用有源濾波器電路，則鋁電解電容器的采取環(huán)境變得比以前一發(fā)嚴(yán)酷：

（1）累次脈沖電流主要是20 kHz~100kHz的脈動(dòng)電流，并且龐大凈增；

（2）變換器的主開(kāi)關(guān)管發(fā)熱，造成鋁電解電容器的四周圍溫度穩(wěn)中有升；

（3）變換器多動(dòng)用升壓電路，為此要求耐超高壓的鋁電解電容器。這樣一來(lái)，使用往日招術(shù)炮制的鋁電解容電器，鑒于要吸納比既往更大的脈動(dòng)電流，只能精選大尺碼的容電器。結(jié)莢，使電源的體積龐大，未便用來(lái)袖珍化的電子設(shè)備。為了速戰(zhàn)速?zèng)Q這些偏題，務(wù)須研討與開(kāi)銷一種新型的電解電容器，體積小、耐超高壓，并且允許流過(guò)大量一再脈沖電流。此外，這種電解容電器，在高溫環(huán)境下勞作，勞作人壽還須可比長(zhǎng)。

2、領(lǐng)受溫度與人壽

在開(kāi)關(guān)電源計(jì)劃性過(guò)程中，不可避免地要挑選適用的電容。就100μF之上的中、大容量出品來(lái)說(shuō)，歸因于鋁電解電容的價(jià)格便宜，為此，至此應(yīng)用的無(wú)上廣泛。唯獨(dú)， 最近幾年卻時(shí)有發(fā)生了昭然若揭思新求變，幸免使用鋁電解電容的動(dòng)靜正在增多。 輩出這種轉(zhuǎn)變的一個(gè)原故是，鋁電解電容的壽命往往會(huì)化為全總裝具的薄弱環(huán)節(jié)。電源模塊打造廠家的工程師意味著：“對(duì)于鋁電解電容這種壽數(shù)有限的部件，假如得以休想， 就玩命不要行使?！币?yàn)殇X電解電容其間的電解液會(huì)蒸發(fā)或產(chǎn)生化學(xué)變化，誘致靜電容量釋減或一碼事串聯(lián)電阻（ESR）外加， 趁著時(shí)日的順延，電容性能決然會(huì)劣化。

電解容電器的壽命與容電器長(zhǎng)久工作的環(huán)境溫度有直接提到，溫度越高，電容器的壽數(shù)越短。普通的電解電容器在環(huán)境溫度為90℃時(shí)現(xiàn)已毀掉。但是現(xiàn)今有不少檔級(jí)的電解容電器的辦事環(huán)境溫度久已很高在環(huán)境溫度為90℃，經(jīng)過(guò)電解電容器的交流電流和額定脈沖電流的比為0.5時(shí)，人壽援例為10000h，不過(guò)倘使溫度升騰到95℃時(shí)，電解電容器即早就毀掉。故此，在摘取電容器的時(shí)光，本該據(jù)悉具體的環(huán)境溫度和其它的參數(shù)指標(biāo)來(lái)選定，要是不經(jīng)意了環(huán)境溫度對(duì)容電器壽數(shù)的熏陶，這就是說(shuō)電源做事的可靠性、安瀾將大大降低，竟是毀損設(shè)備和儀器。就一般情況而言，電解電容器勞作在環(huán)境溫度為80℃時(shí)，相似能達(dá)到10000h人壽的渴求。

一方面，電解容電器的壽數(shù)還與容電器長(zhǎng)時(shí)間干活的交流電流與額定脈沖電流（相似是指在85℃的環(huán)境溫度下測(cè)試值，然則有片段耐高溫的電解容電器是在125℃時(shí)測(cè)試的額數(shù)）的比值至于。不足為奇，這個(gè)比值越大，電解電容器的壽命越短，當(dāng)橫過(guò)電解電容器的電流為額定電流的3.8倍時(shí)，電解容電器貌似都早就弄壞。因故，電解容電器有它的一路平安工作區(qū)，對(duì)此似的施用，當(dāng)交流電流與額定脈沖電流的比率在3.0倍之下時(shí)，對(duì)此壽數(shù)的要求業(yè)經(jīng)滿足。環(huán)境溫度和紋波電流對(duì)電解電容器的熏陶如圖2所示。

3、頻率特性與抵擋

對(duì)于半大輸出功率開(kāi)關(guān)電源的工作頻率除少數(shù)因價(jià)錢畫(huà)地為牢而仍采用20~40kHz外，大部分均在50kHz如上；DC/DC電源模塊基本上在300kHz如上；大功率開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率受主開(kāi)關(guān)（形似運(yùn)用IGBT）的開(kāi)關(guān)速度限制而貌似在20~40kHz。盡管電鈕頻率大相徑庭，但是開(kāi)關(guān)電源的輸出整流濾波容電器的作用基本相同，命運(yùn)攸關(guān)是經(jīng)過(guò)使喚濾波電容器收?qǐng)?zhí)電鍵頻率及其高次微波效率的電流重量而濾除其紋波電壓毛重。

在開(kāi)關(guān)電源輸出端用的濾波電容，與工頻電路中選用的濾波電容并不毫無(wú)二致，在工頻電路中看作濾波的普通電解容電器，其上的脈動(dòng)電壓頻率僅有100Hz，充放電歲月是毫秒數(shù)量級(jí)，為博得較小的脈動(dòng)系數(shù)，索要的電容量直達(dá)數(shù)十萬(wàn)微法，就此誠(chéng)如低頻用普通鋁電解容電器制作靶子是以滋長(zhǎng)電容量為主，容電器的電容量、消耗角正切值以及漏電流是可辨其三六九等的主要參數(shù)。在電門穩(wěn)壓電源中看作輸出濾波用的電解電容器，是因?yàn)榇蟛康拈_(kāi)關(guān)電源做事在方波或長(zhǎng)方波的狀態(tài)，包蘊(yùn)及其豐富的高次微波電壓與電流，其上鋸齒波電壓的頻率達(dá)成數(shù)十千赫，甚至數(shù)十兆赫，它的務(wù)求和低頻使喚時(shí)不同，電容量并錯(cuò)事重要性指標(biāo)，衡量它優(yōu)劣的則是它的頑抗頻率特性，如圖3所示。

由圖力所能及，打鐵趁熱效率的上升，容抗驟降、感抗騰達(dá)，容抗相等感抗并彼此相抵時(shí)的頻率為鋁電解電容器的諧振效率，這會(huì)兒的迎擊最低，僅剩下ESR。假設(shè)ESR為零，則這時(shí)的阻抗也為零；頻率此起彼伏穩(wěn)中有升，感抗方始凌駕容抗，當(dāng)感抗相近于ESR時(shí)，反抗頻率特性始起升起，呈神志，從其一頻率開(kāi)始如上的效率下電容器歲時(shí)上不畏一個(gè)電感。出于炮制工藝的緣由，電容量越大，寄生電感也越大，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)效率也越低，容電器呈感性的效率也越低。這就務(wù)求它在電門穩(wěn)壓電源的勞作頻道內(nèi)要有低的千篇一律抵御，同時(shí)，對(duì)此電源個(gè)中，出于半導(dǎo)體器件始起坐班所發(fā)出達(dá)標(biāo)數(shù)百千赫的終極噪音，亦能有良好的濾波表意，維妙維肖低頻用普通電解容電器在10kHz左不過(guò)，其阻抗便開(kāi)始顯現(xiàn)知覺(jué)，鞭長(zhǎng)莫及滿足開(kāi)關(guān)電源利用務(wù)求。

用以電門穩(wěn)壓電源輸出整流的電解電容器，要求其招架頻率特性在300kHz竟自500kHz時(shí)仍不表現(xiàn)騰達(dá)系列化。電解容電器ESR較低，能有效地濾除電鈕穩(wěn)壓電源中的翻來(lái)覆去紋波和頂峰電壓。而普通電解電容器在100kHz后就開(kāi)頭紛呈升騰大勢(shì)，用以開(kāi)關(guān)電源輸出整流濾波功用針?shù)h相對(duì)較差。著者在實(shí)驗(yàn)中意識(shí)，普通CDII型中4700μF，16V電解電容器，用以開(kāi)關(guān)電源輸出濾波的紋波與終極并不比CD03HF型4700μF，16V高頻電解電容器的低，與此同時(shí)普通電解電容器溫升對(duì)立較高。當(dāng)負(fù)載為面目全非事態(tài)時(shí)，用普通電解電容器的瞬態(tài)一呼百應(yīng)遠(yuǎn)不如幾度電解容電器。

開(kāi)關(guān)電源為了跌進(jìn)而增高了工作頻率的屢次化，特為是袖珍高輸出開(kāi)關(guān)電源中輸入濾波用容電器渴求高紋波性，輸出端低反抗化。要使輸出濾波用電容器在再三下低抗御化，必須減退同等串聯(lián)電阻。

4、紋波電流逆來(lái)順受度

默化潛移電解電容器性能的重在的參數(shù)之一不畏紋波電流問(wèn)題。紋波電流對(duì)鋁電解電容器的影響非同兒戲是在ESR上發(fā)生功耗使鋁電解容電器發(fā)熱，跟腳濃縮使用壽命。 從特點(diǎn)來(lái)復(fù)線中（圖2）得以見(jiàn)狀，紋波電流在ESR上生出的消耗與紋波電流有效值的平方成正比，據(jù)此趁熱打鐵紋波電流的有增無(wú)減，鐘頭壽數(shù)法線類似于日界線因變量丙種射線。下降紋波電流的法門何嘗不可使用較大容量的鋁電解容電器，總歸大容量鋁電解容電器可收受的紋波電流比小容量的鋁電解電容器大；也可以應(yīng)用多只小容量鋁電解電容器的并聯(lián)方法，還方可選用紋波電流低的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。一般說(shuō)來(lái)，反激式變換器時(shí)有發(fā)生的電鈕演替電流相對(duì)最大。表1是各種電鈕變換器電路拓?fù)涞闹绷麟娏?、整流濾波的紋波電流、電鍵撤換電流和濾波電容上的總紋波電流。

表1 各種電鈕變換器電路拓?fù)涞恼鳛V波的紋波電流和電鈕代換電流

就平板電視來(lái)說(shuō)，為著能接受大電流，就急需尤其下挫電容的ESR。其青紅皂白是，在數(shù)目字設(shè)備中，趁機(jī)機(jī)能的加進(jìn)，電路的電流有越是大的矛頭。對(duì)于在液晶電視中展開(kāi)MPEG編解碼坐班的圖像處理電路以來(lái)，2006年一路芯片中電源電路的電流約為3A。據(jù)至于人氏預(yù)后稱，為著酬對(duì)全H D （全高清等務(wù)求而附加電路的層面事后，芯片中的電流將增加到5A 橫豎，再就是在2008 年前后將會(huì)落到8A~9A。

倘若ESR小，則在有大電流流淌時(shí)，電容輸出電壓的驟降量也小。伴隨著電流外加而來(lái)的回落ESR的務(wù)求，有可能變?yōu)榇龠M(jìn)電容替換長(zhǎng)河的任重而道遠(yuǎn)青紅皂白。相對(duì)于鋁電解電容靠近1Ω的ESR的話，多層陶瓷電容的ESR很小，還不到10mΩ。導(dǎo)電性高分子電容的ESR等閑為幾十mΩ，ESR可比小的則在10mΩ之下。鋁電解電容也在開(kāi)支ESR正如小的品， 其ESR約摸是類同制品的1/2~1/3。

5、可靠性輕重

開(kāi)關(guān)電源是一種運(yùn)用電門式?jīng)Q定的直流穩(wěn)壓電源，它以袖珍、輕量和高效率的表征被廣泛應(yīng)用于各種通信設(shè)施、家電、微機(jī)及其終端設(shè)備。看成輸入濾波和平滑用意的鋁電解電容器，它的質(zhì)量和可靠性直接影響到開(kāi)關(guān)電源的可靠性。倘或鋁電解電容器失效，就會(huì)以致電鍵穩(wěn)壓電源的故障。

開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源用鋁電解容電器的失靈模式有擊穿失效、挖沙失效、漏液失效及電參數(shù)超差失靈。內(nèi)部擊穿失靈又分成介質(zhì)擊穿和熱擊穿，對(duì)此大功率和大電流輸出的開(kāi)關(guān)電源用電解電容器，熱擊穿失靈常占勢(shì)必百分比；電腐蝕引致鋁引入條折和容電器芯子枯竭，使電鈕穩(wěn)壓電源用鋁電解電容器開(kāi)掘失效的重中之重失靈模式；漏液是電鈕穩(wěn)壓電源用鋁電解電容器常見(jiàn)的失效模式，鑒于動(dòng)用環(huán)境及勞作狀態(tài)較嚴(yán)酷，常產(chǎn)生漏液失效；電鈕穩(wěn)壓電源用鋁電解容電器在利用中最常見(jiàn)的失靈模式是電容量調(diào)減、電擊流疊加及損耗角正切值外加。

6、總結(jié)

在電子線路中電解容電器是短不了的，而且，就勢(shì)電子設(shè)備的小型化，更其要求電解容電器兼?zhèn)涓玫念l率特性、更低ESR、更低抵御、 更低ESL，更高耐壓通性、無(wú)鉛化，這也是電解電容器事后的上移系列化。小型化、大容量化的電容器得以由此運(yùn)用鈮、鈦等行時(shí)介電素材及結(jié)構(gòu)上頭的刮垢磨光來(lái)達(dá)標(biāo)。而低ESR、低ESL化可以經(jīng)過(guò)最新電解質(zhì)的開(kāi)銷優(yōu)化工藝及構(gòu)造來(lái)貫徹，再者制品將向更高的電壓取向上移。 在發(fā)展日新月異的信息技術(shù)天地，電容器將一味是命運(yùn)攸關(guān)部件某個(gè)，我輩將使用新技術(shù)、新材料時(shí)時(shí)刻刻地支付出吻合信息時(shí)代需求的高性能電容器。