电解电容器知识
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电解电容器的工作原理
电解电容器是一种常见的电子元件,它的工作原理基于电解质溶液中的电解现象。
在电解电容器中,通常采用两个金属电极,分别被称为正极和负极。
这两个电极之间通过一个电解质溶液相连。
电解质溶液可以是液体或者是某种薄膜材料。
当电解电容器处于工作状态时,正极会释放出正电荷,而负极则会释放出负电荷。
这些电荷在电解质溶液中会形成离子,并且在两个电极之间形成电场。
这个电场会导致电解质溶液中的离子发生迁移,并在电极上形成一层电荷,这种现象被称为电解。
正极和负极之间的电场会导致正电荷和负电荷之间发生吸引力,从而使电解质溶液中的离子在正负极之间来回运动。
这个过程会导致电容器两个电极之间的电荷累积,并且形成了储存电荷的电场。
这就是电容器的主要功能,它可以将电荷存储在电场中,并在需要时释放出来。
电解电容器的容量大小取决于电容器的几何尺寸、电解质溶液的性质以及两个电极之间的距离等因素。
通常情况下,电容器的容量越大,它储存和释放电荷的能力就越强。
总之,电解电容器的工作原理是通过电解质溶液中的电解现象来实现电荷的储存和释放。
它在电子电路中广泛应用,用于调整信号频率、平滑电压以及储存电能等功能。
电解电容基础知识培训首先,在深入学习了解电解电容之前,我们必须给电容下个定义,这里我援引一位IT界资深硬件专业人士万鹏先生的一个定义:电容就是两块导体之间夹杂着一块绝缘体而构成的一种电子元器件。
从物理学上讲,它是一种静态电荷存储介质(就像一只水桶一样,你可以把电荷充存进去,在没有放电回路的情况下,并且不考虑介质漏电和自放电效应,电荷会永久存在,这是它的特征),它的用途较广,它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。
电容的产量占到全球电子元器件产量的40%以上。
基本上所有的电子产品,里面都有电容的存在。
电容是两块导体(阴极和阳极)夹杂着一块绝缘体(介质)构成的电子元器件。
因此,电容首先按照介质来分类。
根据介质的不同,可将电容分为三大类:无机介质电容、有机介质电容和电解电容。
这里,我们着重研究电解电容。
如果说电容是电子元器件中最重要和不可取代的元件的话,那么电解电容器又在整个电容产业中占据了半壁江山。
我国电解电容年产量 300亿只,且年平均增长率高达 30%,占全球电解电容产量的 1/3以上。
大家别小看电解电容,它其实是一个国家的工业能力和技术水平的反映。
世界上最先进的电解电容的设计和生产国是美国和日本,顶级的电解电容器的生产工艺要求非常高,别看我国电解电容产量这么高,可是各项核心技术都掌握在其它国家手里,我国也就能算来料加工的“世界工厂”而已,自主力量还很薄弱,并且生产的产品也都以低档的为主。
因此,对于电解电容的研究,具有十分重要的意义。
2. (电解)电容的作用:电容的用途非常多,主要有如下几种:1 隔直流:作用是阻止直流通过而让交流通过;2 退耦:为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路,将不需要的交流信号去掉;3 耦合:作为两个电路之间的连接,允许交流信号通过并传输到下一级电路;4 温度补偿:针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响进行补偿,改善电路的稳定性;5 计时:电容器与电阻器配合使用,确定电路的时间常数;6 调谐:对与频率相关的电路进行系统调谐,比如手机、收音机、电视机;7 滤波:电源电路中将交流电压滤成平滑的直流电压减小负载电路的纹波干扰;8 储能:储存电能,用于必须要的时候释放。
电解电容知识电解电容是一种重要的电子元件,在电子电路中起着重要的作用。
本文将详细介绍电解电容的基本原理、结构、应用以及常见问题等内容。
一、基本原理电解电容是一种带有电解质的电容器,它的构造基本上由阳极、阴极和电解质组成。
当正向电压施加于阳极时,阴极上的电解质会发生电化学反应,形成绝缘膜。
这个绝缘膜起到了存储电荷的作用,使得电解电容能够在电路中起到存储和释放电能的作用。
电解电容的重要特点之一是极性,它们具有正向和负向电极的区别。
正极是阳极,由铝箔或铝铸件制成;负极是阴极,由铝箔和导电涂层构成。
这种极性使得电解电容在直流电路中有特殊的应用。
二、结构与类型电解电容一般由铝电解电容和钽电解电容两种类型。
以下将对它们的结构和特点进行介绍。
1. 铝电解电容:铝电解电容器的极板由铝箔制成,一般涂有氧化铝膜。
氧化铝膜是通过对阳极进行阳极氧化处理而得到的,它的薄膜绝缘性能很好,能够承受较高的电压。
铝电解电容器容量较大,成本较低,广泛应用于电子产品中。
2. 钽电解电容:钽电解电容器的极板由钽金属制成,与铝电解电容器相比,它的绝缘氧化膜更薄,但电容量更大。
钽电解电容器具有体积小、电容量大、工作稳定等特点,广泛应用于高端电子设备中,如通信设备、航天器等。
三、应用领域电解电容在电子电路中应用广泛,以下列举了几个常见的应用领域。
1. 电源滤波:在直流电源中,电解电容用于平滑电压波动,防止纹波对电路的干扰。
2. 信号耦合:在放大器电路中,电解电容用于传送信号的交流部分,将信号耦合到下一个级联放大器。
3. 延迟电路:电解电容的充放电特性使其成为延迟电路的重要组成部分,能够稳定地控制电路的时间常数。
4. 电解电容放电:电解电容器在断电或停电后能够持续释放储存在其中的电能,用于保护电路中的重要设备。
四、常见问题1. 电解电容极性:电解电容具有正极和负极之分,连接时应确保正确的电极连接,否则电容器可能会烧坏。
2. 电容值和电压额定值:在选用电解电容时,要根据电路的需求选择合适的电容值和电压额定值,以避免电容器过载或工作不稳定的问题。
10up电解电容-回复10up电解电容是一种常见的电子元件,用于储存和释放电荷。
它由两个电极(一个正极和一个负极)以及一个电解质组成。
这种电容器的特点是具有较高的电容量和较低的电压差,适用于许多电子设备和电路中。
第一部分:什么是电解电容?电解电容是一种利用电解质的化学反应储存和释放电荷的电容器。
在正极和负极之间,存在一层电解质,这使得电容器具有相对较高的电容量。
电解质通常是液体或固体,可以是电离的盐溶液或金属氧化物等。
第二部分:电解电容的工作原理当电解电容器接通电源时,正极上的电子流入电解质中,而负极上的电子则进入电容器。
这产生了一种电位差,即电势差。
电位差越高,电容器所储存的电荷也越多。
当电源断开时,电解质中的化学反应开始,使负极上的电子流回到正极,电容器中的电荷逐渐释放。
第三部分:电解电容的应用由于其较高的电容量和较低的电压差,电解电容在许多电子设备和电路中得到广泛应用。
它们常用于电源滤波电路中,以消除电路中的噪音和波动电压。
此外,它们还可以用作电源电解质,以提供稳定的电源电压。
电解电容也常用于音频设备中,如扬声器和耳机。
它们能够存储和释放音频信号,使声音更加清晰和稳定。
电解电容还可用于电子振荡器和时钟电路等应用中,以提供精确的时间基准。
第四部分:注意事项和维护使用电解电容时需要注意一些事项。
首先,电解电容的正极和负极极性必须正确连接,否则可能会导致电容器损坏或性能下降。
其次,在操作和储存电解电容时,应避免极端的温度和湿度环境,以免影响其性能和寿命。
最后,在替换电解电容时,应选择合适的电容规格,以确保电容器的正常工作。
另外,电解电容还需要定期维护和更换。
它们通常有一个寿命,并随着时间的推移而损耗。
因此,定期检查和更换电解电容是保持设备性能稳定的重要步骤。
结论:总而言之,10up电解电容是一种常见的电子元件,用于储存和释放电荷。
它的工作原理在于利用电解质的化学反应,具有较高的电容量和较低的电压差。
铝电解电容器基础一、电容器的原理只要在当作电极之相对两导体中间存在电气绝缘体,即可构成电容器。
原理图如图1所示1、电容量的定义及单位电容量定义:对某一特定的电容器,充电后的电荷量与充电电压成正比即Q/V=常数,我们就定义Q/V 为该电容器的电容量(C)即C=Q/V,它代表一个电容所能储存电荷的多少,也可以定义为电压每升高1V,极板两端电荷的增量。
若极板面积为S,电气绝缘体的厚度为d,相对介电常数为εr,真空介电常数为ε0,两极板间的介质电场强度为E,因为Q=ε0εr S×E, V=E×d,则该电容器的电容量C=Q/V=ε0εr S/d,也就是说电容量与相对面积和电气绝缘体介电常数成正比,与电气绝缘体的厚度成反比。
单位:电容量的国际单位为法拉(F),但实用上法拉这个单位太大,使用不方便,实际上经常使用uF 、mF、nF、pF等单位。
1uF=10-6F、1mF=10-3F、1nF=10-9F、1pF=10-12F2、电容器在线路中的特性及应用电容器有以下特性和应用:(1)通交流隔直流——旁路作用、滤波作用、耦合作用(2)通高频、阻低频——频率分离作用(3)电流的相位超前于电压——移相作用、功率因数改善、电机启动用(4)储能作用——闪光灯、点熔接、放电加工(5)电压不能突变——电器接点的防火花、尖脉冲吸收(6)RC时间常数——定时作用(7)电流非线性变化——S校正作用二、铝电解电容器的原理铝电解电容器的原理示意图如下:阳极箔为一个电极,其上氧化膜为电气绝缘体电解液为真正的阴极,同时起修补氧化膜作用(电解质包括电解液(electrolyte)、二氧化锰(MnO2)、有机半导体TCNQ、导体聚合物(PPy、PEDT)、凝胶电解质PEO等)电解纸起隔离阳极箔和阴极箔作用,同时贮存电解液阴极箔起引出电极作用。
三、铝电解电容器的结构和特点1、结构部件图引出条、铝导针:引出作用橡皮头、铝壳:密封作用,保护芯子盖板:引出固定作用套管:绝缘、美观、标识。
电容器基础知识解析引言:电容器作为一种重要的电子元件,在各个领域起着重要的作用。
它的基础知识对于理解电路原理和应用具有重要意义。
本文将对电容器的基础知识进行解析,包括电容器的概念、分类、工作原理以及在电路中的应用等方面进行详细介绍。
一、电容器的概念和分类1.1 电容器的概念电容器是一种能够储存电荷的电子元件,由两个导体(通常为金属板)之间隔着一层绝缘介质构成。
当电压施加在电容器上时,正负电荷会在两个导体板之间积累,形成电场。
电场的强度与电容器的电容量有关,单位为法拉(F)。
1.2 电容器的分类根据电容器的结构和使用领域,电容器可以分为以下几类:(1)电解电容器:由两个金属板之间的电解质构成,具有较大的电容量和体积。
(2)陶瓷电容器:利用陶瓷介质隔离两个金属板,具有较小的体积和较高的工作频率。
(3)塑料电容器:利用塑料介质隔离,体积较小且具有较高的绝缘阻抗。
(4)超级电容器:利用电化学原理,具有较大的电容量和瞬时储能特性。
(5)变压器电容器:用于电力系统中,具有较高的电容量和耐高电压特性。
二、电容器的工作原理电容器的工作原理基于电场的产生和储存。
当电压施加在电容器上时,两个导体板之间的电场被激发出来,在导体板上积聚正、负电荷。
这种电荷的分布会造成电流的流动,直到电容器充电满或放电完毕。
当电容器充电或放电时,储存在电容器中的能量会相应地增加或减少。
三、电容器在电路中的应用3.1 直流电路中的电容器应用(1)滤波电容器:在直流电源电路中,使用滤波电容器去除直流电源中的纹波信号,使其更加稳定。
(2)耦合电容器:用于耦合两个不同的电路,传递信号。
(3)绕组电容器:在变压器等电感元件中加入电容器,能够增加电感元件的谐振频率和电力因数。
3.2 交流电路中的电容器应用(1)相位移电容器:在交流电路中,通过改变电容器的电路连接方式和数值,能够实现对电流或电压的相位移动,用于电路的调整和补偿。
(2)共模抑制电容器:用于抑制共模信号,减少电路中的干扰。
电解电容器是一种常见的电子元件,它能够在电路中储存电荷以及释放电荷。
而120uF 200V电解电容器是一种特定规格的电解电容器,本文将就这一规格的电解电容器进行详细介绍。
1. 电解电容器的基本原理电解电容器是利用电极上的氧化物膜作为介质而形成的。
电解电容器的基本结构由正极(阳极)、负极(阴极)和电解液组成。
在电解电容器中,正极和负极之间的电介质是一层很薄的氧化膜。
当电解电容器工作时,电介质就会在正负极板之间蓄积电荷。
2. 120uF 200V电解电容器的规格120uF 200V电解电容器是指其具有的电容量为120微法(uF),工作电压为200伏特(V)。
电容量是电解电容器的一个重要指标,它反映了电解电容器可以储存的电荷量。
而工作电压则代表了电解电容器可以承受的最大电压。
3. 120uF 200V电解电容器的应用领域适用于大电流、高频率漏电流小、交流电容器变更多的直流电源滤波电路。
主要用于大功率电旋变频驱动器、直流和逆变电源、脉冲系统等电源滤波。
4. 120uF 200V电解电容器的特点120uF 200V电解电容器具有体积小、重量轻、耐腐蚀性强、电容大、电压高等特点。
由于它的工作电压较高,因此可以在高压环境下工作,稳定性较强。
5. 注意事项在使用120uF 200V电解电容器时,需要注意其极性。
电解电容器的两极具有区别,一般正极接电源负极接地。
若连接错误将会导致电解电容器损坏。
6. 结语120uF 200V电解电容器作为一种特定规格的电解电容器,在电子电路中起着重要的作用。
它具有电容大、电压高、耐腐蚀性强的特点,适用于各种大功率电旋变频驱动器、直流和逆变电源、脉冲系统等电源滤波。
在使用时需要注意其极性,正确连接以避免损坏。
7. 120uF 200V电解电容器的使用场景120uF 200V电解电容器可以在各种电子设备中找到用途。
它们常用于电源电路中,用于过滤电源中的噪声和波动,确保设备获得稳定的电压和电流。
《电容器》知识清单一、电容器的定义和基本原理电容器是一种能够储存电荷的电子元件。
它由两个导体板(通常称为极板)中间夹着一层绝缘介质(如云母、陶瓷、塑料薄膜等)组成。
当电容器的两个极板接上电源时,在电场的作用下,电子会从电源的正极移动到一个极板上,使这个极板带负电;同时,电源的负极会把电子夺走,使另一个极板带正电。
这样,电容器的两个极板就分别积累了等量的正负电荷,从而储存了电能。
二、电容器的常见类型1、电解电容器电解电容器是一种有极性的电容器,它的容量通常较大,但工作电压相对较低。
由于其内部电解液的存在,电解电容器在使用时需要注意正负极的连接,否则会损坏电容器。
2、陶瓷电容器陶瓷电容器的体积小、稳定性好、高频特性优良,常用于高频电路和对稳定性要求较高的场合。
3、薄膜电容器薄膜电容器具有良好的绝缘性能和低损耗,常用于大功率、大电流的电路中。
4、超级电容器超级电容器的容量比普通电容器大很多,可以快速充放电,但其工作电压一般较低。
三、电容器的主要参数1、电容值电容值是电容器储存电荷能力的度量,单位是法拉(F)。
常见的电容值有微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)。
2、工作电压工作电压是指电容器能够正常工作时所承受的最大电压,超过这个电压,电容器可能会被击穿损坏。
3、损耗角正切损耗角正切表示电容器在工作过程中能量的损耗程度,损耗越小,电容器的性能越好。
4、绝缘电阻绝缘电阻反映了电容器两极板之间绝缘介质的绝缘性能,绝缘电阻越大越好。
四、电容器的充电和放电1、充电过程当电容器接上电源时,开始充电。
充电电流逐渐减小,直到电容器两端的电压等于电源电压,充电结束。
2、放电过程当电容器与负载连接时,开始放电。
放电电流逐渐减小,直到电容器储存的电荷全部释放,放电结束。
五、电容器在电路中的作用1、滤波在直流电源电路中,电容器可以滤除电源中的交流成分,使输出的直流电压更加平稳。
2、耦合在交流信号电路中,电容器可以将前级电路的交流信号传递到后级电路,同时阻止直流成分通过。
电解电容基础知识1,标称参数就是电容器外壳上所列出的数值。
*静电容量,用UF表示。
就不多说了。
*工作电压(working voltage)简称WV,应为标称安全值,也就是说应用电路中,不得超过此标称电压。
*温度常见的大多为85度、105度。
高温条件下(例如纯甲类功放)要优选105度标称的。
一般情况下优选高温度系数的对于改善其他参数性能也有积极的帮助。
2 ,散逸因数dissipation factor(DF)有时DF值也用损失角tan表示。
DF值是高还是低,与温度、容量、电压、频率……都有关系;当容量相同时,耐压愈高的DF值就愈低。
频率愈高DF值愈高,温度愈高DF值也愈高。
DF 值一般不标注在电容器上或规格介绍上面。
在DIY选取电容时,可优先考虑选取更高耐压的,比如工作电压为45V时,选用50V的就不很合理。
尽管使用50V的从承受电压正常工作方面并无不妥,但从DF值方面考虑就欠缺一些。
使用63V或71V耐压的会有更好的表现的。
当然再高了性价比上就不合算了。
3 ,等效串联电阻ESRESR的高低,与电容器的容量、电压、频率及温度…都有关,ESR要求越低越好。
当额定电压固定时,容量愈大ESR愈低。
当容量固定时,选用高额定电压的品种可以降低ESR。
低频时ESR高,高频时ESR低,高温也会使ESR上升。
等效串联电阻ESR 很多品牌可以从规格说明书上查到。
4,漏电流一看就明白,就是漏电!铝电解电容都存在漏电的情况,这是物理结构所决定的。
不用说,漏电流当然是越小越好。
电容器容量愈高,漏电流就愈大;降低工作电压可降低漏电流。
反过来选用更高耐压的品种也会有助于减小漏电流。
结合上面的两个参数,相同条件下优先选取高耐压品种的确是一个简便可行的好方法;降低内阻、降低漏电流、降低损失角、增加寿命。
真是好处多多,唯价格上会高一些。
有个说法,既电解电容工作在远低于额定工作电压时,由于不能得到有效的足以维持电极跟电解液之间的退极化作用,会导致电解电容的极化而降低涟波电流,增大ESR,从而提早老化。
什么是电容,电容的用途引用万鹏原话:电容就是两块导体中间夹着一块绝缘体构成的电子元件,就像三明治一样。
电容是电子设备中最基础也是最重要的元件之一。
电容的产量占全球电子元器件产品(其它的还有电阻、电感等)中的40%以上。
基本上所有的电子设备,小到闪盘、数码相机,大到航天飞机、火箭中都可以见到它的身影。
作为一种最基本的电子元器件,电容对于电子设备来说就象食品对于人一样不可缺少。
小小一颗电容却是一个国家工业技术能力的完全体现,尤其是高档电容所代表的是本国精密加工、化工、、材料、基础研究的水平(美国、日本是世界上电容设计研究能力最高的两个国家)大家千万别小看它,其高档产品的设计制造要求甚至不亚于CPU。
同样是这棵不起眼的电容,上到神五,下到U盘,可以说有电源的地方就有它。
用途:1.隔直流:作用是阻止直流通过而让交流通过。
2.旁路(去耦):为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。
3.耦合:作为两个电路之间的连接,允许交流信号通过并传输到下一级电路4.滤波:这个对DIY而言很重要,显卡上的电容基本都是这个作用。
5.温度补偿:针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响,而进行补偿,改善电路的稳定性。
6.计时:电容器与电阻器配合使用,确定电路的时间常数。
7.调谐:对与频率相关的电路进行系统调谐,比如手机、收音机、电视机。
8.整流:在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。
9.储能:储存电能,用于必须要的时候释放。
例如相机闪光灯,加热设备等等。
(如今某些电容的储能水平已经接近锂电池的水准,一个电容储存的电能可以供一个手机使用一天。
电容分类:无机介质电容有机介质电容双电层电容电解电容这里只介绍电解电容日系传统电解液电容分类(等级分类可能有些不对)品牌:Nichicon (尼康) NCC(日本化工) Rubycon(红宝石) SANYO(三洋) Matsushita(松下) 等级型号: HE KY YXF,YXG MV-AX,MV-CX FC (P2,P3,K6时代等级)HD,HV KZE ZL,ZLH MV-WX FM (P3,K7时代等级)HM,HC KZG MBZ MV-WG FJ (K7,P4,K8,P4+ 时代高级电容)HN KZJ MCZ (更高一级的电容,市面上极少见到)HZ KZV (电解电容之王.)特征: 防暴纹是“十”字"奔驰"防暴纹防暴纹为英文字母“K”字型防暴纹是奇怪的T 字防爆纹别看见“十”字就叫侧面注有“Rubycon”字样看下图与M 的标记台系里“十”字很多侧面盾形标志这些传统电容在主板上大量采用(又是万鹏原话)主板产品因为面积大,可以用稳压电源,这样开关频率相对较低,所以没必要太好的电容,而显卡因为面积小,对电容要求就高。
1. 铝电解电容器的基本概要1-1. 电容器的基本原理电容器的基本原理可以用图1-1来描述当在两个正对的金属电极上施加电压时,电荷将据电压的大小被储存起来Q=CV图. 1-1Q:电量( C )V:电压(V )C:电容量(FC:电容器的电容量,可以由电极面积S [m2],介质厚度t [m]以及相对介电常数ε来表示C[F]= ε0·ε·S/tε0:介质在真空状态下的介电常数(= F/M)铝氧化膜的相对介电常数为7~8,要想获得更大的电容,可以通过增加表面积S或者减少其厚度t来获得。
表1-1列出了电容器中常用的几种典型的介质的相对介电常数,在很多情况下,电容器的命名通常是根据介质所使用的材料来决定的,例如:铝电解电容器、钽电容器等。
表 1-1介质相对介电常数介质相对介电常数铝氧化膜7 ~ 8陶瓷10~120薄膜树脂聚苯乙烯云母 6 ~ 8钽氧化膜10 ~20虽然铝电解电容器非常小,但它具有相对较大的电容量,因为其通过电化学腐蚀后,电极箔的表面积被扩大了,并且它的介质氧化膜非常薄。
图1-2形象地描述了铝电解电容器的基本组成。
图1-21-2电容器的等效电路电容器的等效电路图可由下图2表示图2R1:电极和引出端子的电阻R2:阳极氧化膜和电解质的电阻R3:损坏的阳极氧化膜的绝缘电阻D1:具有单向导电性的阳极氧化膜C1:阳极箔的容量C2:阴极箔的容量L :电极及引线端子等所引起的等效电感量1-3基本的电性能1-3-1 电容量电容器的由测量交流容量时所呈现的阻抗决定。
交流电容量随频率、电压以及测量方法的变化而变化。
铝电解电容器的容量随频率的增加而减小。
和频率一样,测量时的温度对电容器的容量有一定的影响。
随着测量温度的下降,电容量会变小。
另一方面,直流电容量,可通过施加直流电压而测量其电荷得到,在常温下容量比交流稍微的大一点,并且具有更优越的稳定特性。
1-3-2 Tan δ(损耗角正切)在等效电路中,串联等效电阻ESR同容抗1/ wC之比称之为Tan δ,其测量条件与电容量相同。
tan δ =RESR/ (1/wC)= wC RESR其中:RESR=ESR(120 Hz)w=2πff=120Hztan δ随着测量频率的增加而变大,随测量温度的下降而增大。
阻抗(Z):在特定的频率下,阻碍交流电通过的电阻就是所谓的阻抗(Z)。
它与容量以及电感密切相关,并且与等效串联电阻ESR也有关系。
具体表达式如下:其中:Xc=1/ wC=1/ 2πfCXL=wL=2πfL漏电流:电容器的介质对直流电具有很大的阻碍作用。
然而,由于铝氧化膜介质上浸有电解液,在施加电压时,重新形成以及修复氧化膜的时候会产生一种很小的称之为漏电流的电流,刚施加电压时,漏电流较大,随着时间的延长,漏电流会逐渐减小并最终保持稳定。
漏电流随时间变化特征图测试温度和电压对漏电流具有很大的影响。
漏电流会随着温度和电压的升高而增大。
2. 铝电解电容器的寿命2-1.忽略纹波电流时的寿命推算一般而言,铝电解电容器的寿命与周围的环境温度有很大的关系,其寿命可以由以下公式计算。
其中,L:温度T时的寿命L0:温度T0时的寿命与温度比较,降压使用对电容器的寿命影响很小,可忽略不计。
2-2.考虑纹波电流时寿命的推算叠加纹波电流,由于内部等效串连电阻(ESR)引起发热,从而影响电容器的使用寿命,产生的热量可由下式计算P=I2R (2)I:纹波电流(Arms)R:等效串联电阻(Ω)由于发热引起的温升其中,△T: 电容器中心的温升(℃)I: 纹波电流 (Arms)R: ESR (Ω)A: 电容器的表面积(cm2)H: 散热系数( ~cm2x℃)上面公式(3)显示电容器的温度上升与纹波电流的平方以及等效串联电阻ESR成正比,与电容器的表面积成反比,因此,纹波电流的大小决定着产生热量的大小,且影响其使用寿命,电容器的类型以及使用条件影响着△T值的大小,般情况下,△T<5℃。
下图表示纹波电流引起的温升的测量处测试结果:(1).考虑到环境温度和纹波电流时的寿命公式其中,Ld:直流工作电压下的使用寿命(K=2,纹波电流允许的范围内)(K=4,超过纹波电流范围时)T0:最高使用温度T :工作温度△T:中心温升(2)电容器工作在额定的纹波电流和上限温度时,电容器的寿命可通过转化(4)式得到,如下:其中,Lr:工作在额定纹波电流和最高工作温度下的寿命(h)△T0:最高工作温度下的电容器中心容许温升。
(3)考虑纹波电流,环境温度时可由(5)式得到下式:其中,I0:最高工作温度下的额定纹波电流(Arms)I:叠加的纹波电流(Arms)由于直接测量电容器的内部温升存在着困难,下表列出了表面温度和内部核心温度的换算关系。
图表2-1直径~10~161822253035中心/表面寿命的推算公式,原则上适用于周围环境温度为+40℃到最高工作温度范围内,但由于封口材料的老化等因素,实际的推算寿命时间一般最大为15年。
(表2-1 寿命推算曲线)3 电容器的串联均衡电阻的计算:3-1 回路展开图两个电容器(C1,C2)相串联,等效电路可用下图来表示,均衡电阻RB的计算公式可表示如下以下是回路的有关已知条件:① V2= V0(V1<V2)② V=2aV0 (a<1)③ R2=R1xb (b>1) (1)3-2 推导[RB]的公式3-21根据电桥平衡可推算出下列的式子:3-2-2 由已知条件可以推出下列公式:V2≤V0 (3)V1=V-V2 (4)=2aV0- V2 (4')3-2-3 将(1,), (3)以及(4')代入(2),可得:2abV0(R1+RB)=V2 {b (R1+R2)+bR1+RB}2ab(R1+RB) ≤2b R1+(1+b) RB因此,平衡电阻Rs可表示如下:3-3 举例两个400V 470μF 的电容器相串联的情况下的平衡电阻的推导:(漏电流的标称值为)如果,a=, 印加电压为400(V) =640(V)若b=2, R2=b R1=426(KΩ), LC=(mA).均衡电阻RB为:4.冗余电压铝电解电容器先充电,再放电,而后再将两引线短接,再将其放置一段时间后,两端子间存在电压上升的现象;由这种现象所引起的电压称之为再生电压。
下面介绍一下产生这种现象的过程。
当电压施加在介质之上时,在介质内部引起电子的转移,从而在介质内部产生感应电场,其方向与电压的方向相反,这种现象称之为极化反应。
在施加电压引起介质极化后,如果两端子进行放电一直到端子间的电压为零,而后将其开路放置一段时间后,一种潜在的电势将出现在两端子上,这样就引起了再生电压。
再生电压在电容器开路放置10~20天时达到峰值,然后逐渐降低,再生电压有随元件变大而增大的趋势(基板自立形)如果电容器在产生再生电压后,两端子短路,瞬间高电压放电可能引起组装线上的操作员工的恐惧感,并且,有可能导致一些低压驱动元件(如CPU,存储器等)被击穿的危险,预防出现这种情况的措施是在使用前加100Ω~1KΩ的电阻进行放电,或者在产品包装中用铝箔覆盖引起两端子间短路。
铝电解电容器的使用注意事项1、电路设计(1)在确认使用及安装环境时,作为按产品样本设计说明书上所规定的额定性能范围内使用的电容器,应当避免在下述情况下使用:a)高温(温度超过最高使用温度)b)过流(电流超过额定纹波电流)c)过压(电压超过额定电压)d) 施加反向电压或交流电压。
e)使用于反复多次急剧充放电的电路中。
另:在电路设计时,请选用与机器寿命相当的电容器。
(2)电容器外壳、辅助引出端子与正、负极以及电路板间必须完全隔离;(3)当电容器套管的绝缘不能保证时,在有绝缘性能特定要求的地方请不要使用;(4)请不要在下述环境下使用电容器:a) 直接与水、盐水及油类相接触、或结露的环境;b) 充满有害气体的环境(硫化物、H2SO3、HNO2、Cl2、氨水等);c) 置于日照、O3、紫外线及有放射性物质的环境;d) 振动及冲击条件超过了样本及说明书的规定范围的恶劣环境;(5)在设计电容器的安装时,必须确认下述内容:a) 电容器正、负极间距必须与线路板孔距相吻合;b) 保证电容器防爆阀上方留有一定的空间;c) 电容器防爆阀上方尽量避免配线及安装其他元件;d) 电路板上,电容器的安装位置,请不要有其他配线;e) 电容器四周及电路板上尽量避免设计、安装发热元件;(6)另外,在设计电路时,必须确认以下内容:a) 温度及频率的变化不至于引起电性能变化;b) 双面印刷板上安装电容器时,电容器的安装位置避免多余的基板孔和过孔;c) 两只以上电容器并联连接时的电流均衡;d) 两只以上电容器串联连接时的电压均衡。
2.元件安装(1)安装时,请遵守以下内容:a) 为了对电容器进行点检,测定电气性能时,除了卸下的电容器,装入机器中通过电的电容器请不要再使用;b) 当电容器产生再生电压时,需通过约1KΩ左右的电阻进行放电;c) 长期保存的电容器,需通过约1 KΩ左右的电阻加压处理;d) 确认规格(静电容量及额定电压等)及极性后,再安装;e) 不要让电容器掉到地上,掉下的电容器请不要再使用;f) 变形的电容器不要安装;g) 电容器正、负极间距与电路板孔距必须相吻和;h) 自动插入机的机械手力量不宜过大;(2)焊接时,请确认下面内容:a) 注意不要将焊锡附着在端子以外;b) 焊接条件(温度、时间、次数)必须按规定说明执行;c) 不要将电容器本身浸入到焊锡溶液中;d) 焊接时,不要让其他产品倒下碰到电容器上;(3)焊接后的处理应不产生以下的机械应力:a) 电容器发生倾倒、扭转;b) 电容器碰到其他线路板;c) 使其它物体碰撞到电容器;(4)电容器不要用洗净剂洗净,不过,在有必要洗净的情况下对电容器进行洗净,必须在产品规格书规定的范围内进行;(5)对有必要洗净的电容器,洗净时,须确认下列内容:a) 洗净剂污染管理(电导率、PH值、比重、水分等);b) 洗净后,不能保管在洗净液环境中及密闭容器中,要采用(最高使用温度以下的)热风干燥印刷电路板及电容器,使之不残留洗净液成分。
(6)不使用含卤素的固定剂、树脂涂层剂。
(7)使用固定剂、涂层剂时,请确认以下内容:a)电路板与电容器之间,不能残留焊接残渣及污垢;b) 固定剂、涂层剂吸附前,尽可能不残留洗净成分,进行干燥处理,使印刷孔不堵塞;c) 固定剂、涂层剂热硬化条件,按规定说明书要求执行。
3.组装使用(1)组装使用中,请遵守以下内容:电容器的端子间不要直接接触,另外,不要让导体物质引起正负极短路;(2)请确认所安装电容器所处环境a)不要与水或油污接触或处于结露状态b)不要让日光、O3、紫外线及放射线直接照射到电容器上c)不要处于充满有害气体的环境(硫化氢、亚硫酸、亚硝酸、氨水、Cl2 等)d)震动及冲击不要超过样本或规格说明中规定值;4.保守点检工厂企业用的电容器,必须定期点检,定期点检项目包括外观检查及电性能的测试;5.意外情况(1)组装使用过程中,如电容器防爆阀打开,请切断组装主电源或拔下电源线插头;(2)电容器防爆阀动作时,因有超过100℃高温气体喷出,脸不要接近。