鋁電解電容是由一層陽極鋁箔,一層陰極鋁箔和絕緣介質(zhì)組成的。它的絕緣介質(zhì)一般是鋁酸溶液。鋁電解電容是在開關(guān)電源適配器電路里不可缺少的一種元器件，它的質(zhì)量好壞也是整個開關(guān)電源質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。如果對它的功能特性、選用原則不十分了解，很難在電子設(shè)備中發(fā)揮它的作用，甚至可能起到相反的作用。設(shè)計工程師必須把握鋁電解電容的電氣參數(shù)與性能特點(diǎn)，才能正確地設(shè)計出高品質(zhì)開關(guān)電源適配器和其他電子產(chǎn)品。
一、鋁電解電容的功能特性
鋁電解電容和其他電容一樣，也有傳遞電能、濾除交流的作用。常常用于溫度、濕度、工作電壓以及頻率的影響，使電容的壽命、效果發(fā)生質(zhì)的變化，因此，提高鋁電解電容的質(zhì)量、縮小體積是所有生產(chǎn)廠家主攻的難題。他們在生產(chǎn)工藝上采用了許多新技術(shù)，其中有擴(kuò)大電極箔的蝕刻倍率、開發(fā)耐熱性能好的高電導(dǎo)率電解液；提高電解體隔膜的化學(xué)性能和熱穩(wěn)定性；采用高氣密性、耐腐蝕、耐高溫的封口材料；對生產(chǎn)工藝和監(jiān)測環(huán)節(jié)采用全程自動化跟蹤生產(chǎn)，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量。影響鋁電解電容的是溫度和隨著時間而延長的電解液的導(dǎo)電性能，它們影響鋁電解電容的工作電壓和體積的蝕刻倍率，因此增大電解體的有效表面積，增大電極箔的單位面積，是增加電容靜電容量，提高電容極片的耐壓等級的主要手段。
鋁電解電容的電解液是通過高沸點(diǎn)溶液媒介和電離子離解度物質(zhì)溶合并添加高溫穩(wěn)定劑而成的。電解電容的封口襯墊用來控制電容里的電解質(zhì)溶液揮發(fā)而設(shè)定的，襯墊材料的選擇對電容的壽命至關(guān)重要。鋁電解電容的性能主要決定于電解液的性能、陽極箔蝕刻倍率以及封口材料等因素。
二、鋁電解電容的電氣參數(shù)
1）額定工作電壓
鋁電解電容的額定（直流）工作電壓是衡量電容工作的環(huán)境，如果電路施加在電容的最高峰電壓高于電容的額定電壓，電容器的漏電流將增大，傳遞電能的能力將下降，電氣特性將會破壞，嚴(yán)重超壓時，在很短的時間使電容爆裂損壞。
2）標(biāo)稱靜電容量及允許偏差
開關(guān)電源整流濾波的電容量較大，而且是隨著輸出功率的變化而改變的，它是為減小整流后的電壓紋波而設(shè)立的，起著平波作用。在電容的額定電壓一定時，電容的容量越大，體積越大，價格也越高。如果濾波電解電容量太小，不僅對直流紋波電壓起不到濾波的作用，還會引起開關(guān)管的損壞，很可能會導(dǎo)致輸出波峰電流超過安全標(biāo)準(zhǔn)。開關(guān)電源適配器對電解電容器容量偏差有嚴(yán)格的要求，一般允許偏差±10%，高級的電源為±5%。
3）使用溫度范圍
開關(guān)電源的溫升一般只能達(dá)到60℃，由于電源脫殼內(nèi)部有限，元器件排列擁擠，散熱條件較差，當(dāng)環(huán)境溫度超過35℃時，開關(guān)電源殼內(nèi)溫升超過80℃，加上電解電容器自身的熱量，電容表面溫度會超過90℃，這對電解電容器的質(zhì)量是一個很大考驗(yàn)。從可靠性和安全性考慮，注意電容器標(biāo)明的溫度范圍。除此以外，還要注意電容器內(nèi)部電解液受溫度影響，通過封口，從縫隙可看到漏逃逸的程度。還要求具有防爆裝置。
4）漏電流
漏電流是所用電容的一個重要技術(shù)指標(biāo)，如果漏電流偏大，電容的容量將隨著時間的延長急劇減小，使壽命也越來越短，對整個電源的使用時間產(chǎn)生重大影響，鋁電解電容將漏電流視為生命電流，可見漏電流的大小非同一般。
5）損耗角正切值
電容的損耗角正切值是電容容抗的一種表述，電子電路有阻抗、容抗和感抗，統(tǒng)稱為電抗，損耗角正切是功率損耗一個參量。
6）耐高頻脈沖電流能力
任何一只電解電容，把它視為一個理想的電容器電抗與一只電阻串聯(lián)，當(dāng)開關(guān)電源適配器采用APFC電路時，要求APFC變換器輸出的濾波電容不僅能承受400V以上的直流高壓，而且還必須能通100kHz以上的脈沖電流，這種高頻脈沖電流在對電解電容進(jìn)行充放電的過程中，將會產(chǎn)生大量的熱耗損失，并使電解電容溫度升高，這種升溫的高低，就是ESR技術(shù)指標(biāo)，ESR愈小，電容器耐高頻脈沖電流的能力愈強(qiáng)。
7）高溫儲存特性
電解電容放在105℃無負(fù)載的環(huán)境中，經(jīng)過720小時，再驟降至25℃，電容器的靜電容電量的變化率在初始值±15%以內(nèi)；額定電流等于初始規(guī)定值；電容的漏電電流不發(fā)生明顯的改變。
三、鋁電解電容的選用問題
根據(jù)開關(guān)電源適配器電路各個回路工作區(qū)域的不同，結(jié)合鋁電解電容的功能特性和技術(shù)參數(shù)，對鋁電解電容的選用作如下規(guī)定：
1）額定工作電壓的確定。對于交流輸入用于單個電容器直流濾波，則要求電解電容器的耐壓不低于最高輸入電壓的√2（√表示根號）倍。如果開關(guān)電源采用APFC升壓式有源功率因數(shù)調(diào)整輸出濾波電容器，要求電容器的耐壓不低于輸入電壓最大值的√2.8（（√表示根號）倍。其他用于濾波的電容耐壓大于1.2倍的輸出電壓。
2）電容容量選擇計算。濾波用電解電容器的容量大一些，有利于減小直流電壓的紋波，對電源橋式整流輸出的脈動電壓有穩(wěn)壓作用，使開關(guān)功率管在工作區(qū)域里，發(fā)揮最大的脈沖調(diào)制和功率驅(qū)動作用，其電容容量的大小與輸出功率有一定關(guān)系，對于5～10W開關(guān)電源用電解電容按1.47uF/W計算選用；對于10~50W的開關(guān)電源，按2.0uF/W的容量計算選用；對于50~100W的開關(guān)電源，按2.5uF/W的容量計算選用；對100～150W的開關(guān)電源，按3.0uF/W的容量計算選用。值得注意的是，有些開關(guān)源的功率因數(shù)和電源諧波含量達(dá)不到技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計工程師不知所措，其原因就是電源濾波電容容量大小所致。電解電容靜電容的允許偏差一般選用±10%，要求高的開關(guān)電源可選用±5%。
3）電容器使用溫度的考慮。開關(guān)電源所有的元器件都處在比較高的溫度環(huán)境下工作，電解電容屬于高發(fā)熱元件，僅次于振蕩變壓器和開關(guān)功率管，如果電解電容的標(biāo)稱溫度選用低了，不但是降低了開關(guān)電源技術(shù)指標(biāo)，還使電源的使用壽命大大縮短，嚴(yán)重時將會產(chǎn)生爆炸。因此，從可靠性與安全性考慮，電解電容必須選用-25～+105℃的高溫型鋁質(zhì)電容。對直徑大于8mm的中高壓高溫型鋁電解電容，要求具有防爆結(jié)構(gòu)或防爆裝置。
4）漏電流的估算與測試。如果電解電容的漏電流偏大，電容會發(fā)生早期失效，開關(guān)電源的輸出電壓偏低，波動加大，這是常見的現(xiàn)象。在選用時，對電容必須進(jìn)行測試。如果沒有電容參數(shù)測試儀，可用普通萬用表R×1k電阻擋進(jìn)行測量，指針偏離越大，接近“0”停留時間越長，說明電容越大，然后，緩慢回到“∞”位置，距離“∞”位置越近，則漏電流越小，相反漏電流越大。除此以外，還可對電解電容漏電流估算：當(dāng)電容C=33uF時，其漏電流I≤0.02CV；當(dāng)電容量C≥49uF時，I≤3√CV(（√表示根號)。C是電容容量，單位是uF，電壓V的單位是V（伏特）。
總之，選擇鋁電解電容器時要考慮電容的額定容量，其次是耐壓，再次是標(biāo)稱溫度，最后是漏電流。凡是能經(jīng)受住各種試驗(yàn)檢驗(yàn)的鋁電解電容器，在開關(guān)電源適配器的實(shí)際應(yīng)用中很少會損壞。
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