兩個相同的剛性容器 鋁電解電容器結構及主要引數

2021-10-14 05:12:04 字數 3188 閱讀 2995

鋁電解電容是由鋁圓筒做負極,裡面裝有液體電解質,插入一片彎曲的鋁帶做正極製成。還需要經過直流電壓處理,使正極片上形成一層氧化膜做介質。它的特點是容量大,但是漏電大,穩定性差,有正負極性,適宜用於電源濾波或者低頻電路中。使用的時候,正負極不要接反。

鋁電解電容器的初學者或使用經驗不足的人,往往只關注鋁電解電容器的額定電壓和標稱容量這兩個主要引數,事實上要求不高的場合,選好這兩個引數也夠了,但作為電子產品設計而言,鋁電解電容器的其他引數也相當關鍵,這就是為什麼我們經常看到廠家的手冊裡都羅列了好多引數的原因,下面是鋁電解電容器的一些主要引數。

1.標稱引數就是電容器外殼上所列出的數值。

靜電容量,用uf表示;工作電壓(working voltage)簡稱wv,應為標稱安全值,也就是說應用電路中,不得超過此標稱電壓;溫度,常見的大多為85度、105度,高溫條件下(例如純甲類功放)要優選105度標稱的。一般情況下優選高溫度係數的對於改善其他引數效能也有積極的幫助。

2.等效串聯電阻esr。

esr的高低,與電容器的容量、電壓、頻率及溫度都有關,esr要求越低越好。當額定電壓固定時,容量愈大 esr愈低。當容量固定時,選用高額定電壓的品種可以降低 esr。低頻時esr高,高頻時esr低,高溫也會使esr上公升。等效串聯電阻esr 很多品牌可以從規格說明 書上查到。

3.漏電流。

鋁電解電容都存在漏電的情況,這是物理結構所決定的。不用說,漏電流當然是越小越好。電容器容量愈高,漏電流就愈大;降低工作電壓可降低漏電流。反過來選用更高耐壓的品種也會有助於減小漏電流。結合上面的兩個引數,相同條件下優先選取高耐壓品種的確是乙個簡便可行的好方法;降低內阻、降低漏電流、降低損失角、增加壽命。真是好處多多,唯**上會高一些。有個說法,既電解電容工作在遠低於額定工作電壓時,由於不能得到有效的足以維持電極跟電解液之間的退極化作用,會導致電解電容的極化而降低漣波電流,增大esr,從而提早老化。但是這個說法的前提是「遠低於額定工作電壓」,綜合一些長期的實踐經驗來看,選取額定工作電壓標稱值的2/3左右為正常工作電壓,是比較合理的。業餘情況下可以對電解電容的漏電流大體上估計一下。把相同容量的電解電容按照額定承受電壓進行充電,放置一段時間後再檢測電容器兩端的電壓下降程度。下降電壓越少的漏電流就越小。

4.散逸因數dissipation factor(df)。

有時df值也用損失角tan表示。df值是高還是低,與溫度、容量、電壓、頻率都有關係;當容量相同時,耐壓愈高的df值就愈低。頻率愈高 df值愈高,溫度愈高df值也愈高。df 值一般不標註在電容器上或規格介紹上面。在diy選取電容時,可優先考慮選取更高耐壓的,比如工作電壓為45v時,選用50v的就不很合理。儘管使用 50v的從承受電壓正常工作方 面並無不妥,但從df值方面考慮就欠缺一些。使用63v或71v耐壓的會有更好的表現的。

5.漣波電流irac。

漣波電流對於石機的濾波電路來說,是乙個很重要的引數。漣波電流irac 是愈高愈好。他的高低與工作頻率相關,頻率越高irac越大,頻率越低irac越小。傳統的認為我們需要在低頻時能夠有很高的漣波電流,以求得到良好的大電流放電特性,使的低頻更加結實飽滿富有彈性,以及良好的控制驅動特性;實際上在高頻時高的漣波電流對音色的正面幫助也很大,可以使高頻有更好的延伸和減小粗糙感。

電路系統效能的穩定可靠,與選用的元器件引數、等級、質量等密切相關。設計師應針對產品應用環境以及電效能的要求,準確提出對元件引數的具體要求,包括標稱值、精度和誤差要求、穩定性要求、溫度範圍要求、安裝尺寸以及與電路效能密切相關的其它要求。因在所有的被動元件中,鋁電解電容的失效率最高,所以選型尤為重要。

鋁電解電容選型要點:

容量,耐壓,溫度範圍,元件封裝形式與尺寸

紋波電流、紋波電壓

漏電流、esr、散逸因數、阻抗/頻率特性

電容壽命

實際需要、效能和成本等綜合考量

電子元件技術網通過調查工程師在鋁電解選型和應用中碰到的問題提出,要關注耐壓、容量、溫度和尺寸幾個引數,也要注意鋁電解電容對整個電路的穩定性問題。

鋁電解電容是以經過蝕刻的高純度鋁箔作為陽極,以浸有電解液的薄紙或布做陰極構成的極性電容器。

1.有極性電解電容器結構及工作原理

有極性電解電容器結構與無極性電解電容器結構有所不同,正是由於這一結構上的不同,兩種電解電容器的引腳極性不同。

電解電容器的基本結構是浸在電解液中的兩個極板,如圖4-37所示。

圖4-38(a)是右極性電解電容器內部結構示意圖,圖4-38(b)是功能結構示意圖。圖4-38(a)所示是乙個鋁電解電容器,分別用兩層鋁箔作為電容器的正、負極板,在這個正、負極板上分別引出正、負極性引腳。

在兩鋁箔之間用電解紙隔開,使電容器的兩極板絕緣。然後,將整個鋁箔緊緊地捲起來,浸漬工作電解質(大多為糊狀液體),再用外殼密封起來,這就是有極性電解電容器的結構。

2.無極性電解電容器結構及工作原理

無極性電解電容器是電解電容器中的一種,又稱為雙極性電解電容器,圖4-42所示是它的功能結構示意圖。

從圖中可以看出,這種電解電容器有兩個氧化膜,且兩個氧化膜乙個為nip,另乙個為pin,相當於兩個pn結背靠背,如圖4-42所示。這樣,無論正極1還是正極2中的哪乙個加上高電位,另乙個引腳加有低電位時,兩個氧化膜中始終有乙個處於通流狀態,乙個於阻流狀態,使兩極板之間無較大的電流流過,克服了有極性電解電容器兩根引腳有正、負之分的不足。

3.有極性電解電容器等效電路

圖4-43所示是有極性電解電容器等效電路,這是沒有考慮引腳分布引數時的等效電路。等效電路中,cl為電容量,rl為兩電極之間漏電阻,vd1為具有單嚮導通特性的氧化膜。

4.大容量電解電容器等效電路

電解電容器是一種低頻電容器,即它主要工作在頻率較低的電路中,不宜工作在頻率較高的電路中。因為電解電容器的高頻特性不好,所以容量很大的電解電容器其高頻特性更差。圖4-44所示是大容量電解電容器的等效電路, df30sc4m從中可以找到大容量電解電容器高頻特性差的原因。因為在等效電路中串聯著乙隻電感lo,所以詈工作頻率高時電感lo感抗很大。

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