基于Agilent4395A Impedance Analy

研究了鋁電解電容器的等效模型，討論了鋁電解電容器在不同頻率下，其等效串聯(lián)電容、介質(zhì)損耗因子、阻抗隨頻率變化特性，采用Agilent4395A阻抗分析儀測量了鋁電解電容器參數(shù)、阻抗-頻率特性等。實(shí)測證明，實(shí)際的鋁電解電容器的阻抗-頻率特性與理想鋁電解電容器的阻抗-頻率特性有明顯的差異，Le-Re-C串聯(lián)等效模型最能代表鋁電解電容器的實(shí)際模型。
Abstract: an equivalent model of Al electrolytic capacitor has been studied in this paper. The change law of the equivalent serial capacitance, dissipation factor and impedance of Al electrolytic capacitor has been discussed at different frequencies with Agilent4395A Impedance Analyzer. It has been proved that there was a significant difference in the Impedance-frequency Characteristic between the practical Al electrolytic capacitor and the ideal one. This Le-Re-C serial equivalent model could be the practical model of Al electrolytic capacitor.
??? 關(guān) 鍵 詞：鋁電解電容器；模型；阻抗-頻率特性；測試

電源是所有電氣設(shè)備的心臟。開關(guān)電源因具有體積小、重量輕、效率高、發(fā)熱量低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在我國通信、信息、家電和國防等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。無論哪種DC-DC變換器，主電路使用的元件都是電子開關(guān)、電感和電容，如圖1所示為Buck變換器電路，其中鋁電解電容器特性對(duì)主電路的傳遞函數(shù)有著直接的影響。阻抗-頻率特性是鋁電解電容器重要的電氣參數(shù)之一，研究它并建立鋁電解電容器等效模型有實(shí)際意義。清楚了解影響阻抗-頻率特性各因素，既是合理設(shè)計(jì)電路的基礎(chǔ)，也是分析電路失效性的依據(jù)。
在實(shí)際運(yùn)行的鋁電解電容器兩端加交流電壓時(shí)，并不是只存在電容量，還存在串聯(lián)等效電阻和串聯(lián)等效電感等，且電容量、串聯(lián)等效電阻、阻抗、介質(zhì)損耗因子tgδ等均隨工作頻率的不同而變化。本文將就鋁電解電容器的等效模型、阻抗-頻率特性以及電容參數(shù)的測試進(jìn)行討論。
1．鋁電解電容器的等效模型
鋁電解電容器由電解質(zhì)(液體或固體)、陽極鋁電極、陰極鋁電極、襯墊紙、引線等組成。如果設(shè)RP為介質(zhì)層等效并聯(lián)電阻，Re為等效串聯(lián)電阻、Le為等效串聯(lián)電感，C為電容量，則可用圖2所示的等效電路來描述鋁電解電容器。
圖中Re的大小與電解液的電導(dǎo)率、襯墊紙的絕緣效能、介質(zhì)層的介電損耗因子、電極與導(dǎo)針的接觸電阻等因數(shù)相關(guān)，因此Re隨工作條件和環(huán)境而變化；等效電感Le是由電極和導(dǎo)針引起的，它在低頻時(shí)受工作條件的影響較??；對(duì)于介質(zhì)層等效并聯(lián)電阻RP，一般存在RP>>XC，因此可忽略。忽略RP時(shí)，圖2的等效電路可簡化成圖3的等效電路。