电解电容知识.docx
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1. 铝电解电容器的根本概要1-1. 电容器的根本原理电容器的根本原理可以用图 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=CVQ:电量( C )V:电压(V )C:电容量(F图. 1-1C: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]= ε 0·ε ·S/tε 0:介质在真空状态下的介电常数(=8.85x10-12 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，可以通过增加外表积S 或者削减其厚度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，在很多状况下，电容器的命名通常是依据介质所使用的材料来打算的，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3.2聚苯乙烯2.5云母6 ~ 8钽氧化膜10 ~20虽然铝电解电容器格外小，但它具有相对较大的电容量，由于其通过电化学腐蚀后，电极箔的外表积被扩大了，并且它的介质氧化膜格外薄图 1-2 形象地描述了铝电解电容器的根本组成图 1-21-2 电容器的等效电路电容器的等效电路图可由以以以下图 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 根本的电性能1-3-1 电容量电容器的由测量沟通容量时所呈现的阻抗打算。
沟通电容量随频率、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确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，在常温下容量比沟通略微的大一点，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一样tan δ =RESR/ (1/wC)= wC RESR 其中：RESR=ESR〔120 Hz〕 w=2π ff=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，阻碍沟通电通过的电阻就是所谓的阻抗〔Z〕它与容量以及电感亲热相关，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/ 2π fC XL=wL=2π fL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，漏电流会渐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上升而增大2. 铝电解电容器的寿命2-1.无视纹波电流时的寿命推算一般而言，铝电解电容器的寿命与四周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，可无视不计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: 电容器的外表积(cm2)H: 散热系数( 1.5~2.0x10-3W/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，与电容器的外表积成反比，因此，纹波电流的大小打算着产生热量的大小，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，般状况下，△T<5℃以以以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，下表列出了外表温度和内部核心温度的换算关系图表 2-1直径~1012.5~161822253035中心/外表1.11.21.251.31.41.61.65寿命的推算公式，原则上适用于四周环境温度为+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 回路开放图两个电容器〔C1，C2〕相串联，等效电路可用以以以下图来表示，均衡电阻RB 的计算公式可表示如下以下是回路的有关条件：① V2= V0(V1
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响在施加电压引起介质极化后，假设两端子进展放电始终到端子间的电压为零，而后将其开路放置一段时间后，一种潜在的电势将消灭在两端子上，这样就引起了再生电压再生电压在电容器开路放置 10~20 天时到达峰值，然后渐渐降低，再生电压有随元件变大而增大的趋势〔基板独立形〕假设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惊感，并且，有可能导致一些低压驱动元件〔如 CPU，存储器等〕被击穿的危急，预防消灭这种状况的措施是在使用前加 100Ω ~1KΩ 的电阻进展放电，或者在产品包装中用铝箔掩盖引起两端子间短路铝电解电容器的使用留意事项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，应当避开在下述状况下使用：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) 施加反向电压或沟通电压e) 使用于反复屡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、关心引出端子与正、负极 以及电路板间必需完全隔离；（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) 布满有害气体的环境〔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，必需确认下述内容：a) 电容器正、负极间距必需与线路板孔距相吻合；b) 保证电容器防爆阀上方留有确定的空间；c) 电容器防爆阀上方尽量避开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开设计、安装发热元件；（6） 另外，在设计电路时，必需确认以下内容：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开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) 为了对电容器进展点检，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 左右的电阻进展放电；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需相吻和；h) 自动插入机的机械手力气不宜过大；（2） 焊接时，请确认下面内容：a) 留意不要将焊锡附着在端子以外；b) 焊接条件〔温度、时间、次数〕必需 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遇到电容器上；（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) 电容器遇到其他线路板；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，在有必要洗净的状况下对电容器进展洗净，必需在产品规格书规定的范围内进展；（5） 对有必要洗净的电容器，洗净时，须确认以下内容：a) 洗净剂污染治理〔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，要承受〔最高使用温度以下的〕热风枯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，。
