電容耐壓測(cè)試方法.doc

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1、電解電容器的耐壓測(cè)試方法 電解電容器耐壓測(cè)試及應(yīng)用 電容的耐壓，表示電容在一定條件下連續(xù)使用所能承受的電壓。如果加在電容上的工作電壓超過(guò)額定電壓，電容內(nèi)部的絕緣介質(zhì)就有可能被擊穿，造成極片間短路或嚴(yán)重漏電。因此，電容的工作電壓不能大于其額定耐壓，以保證電路可靠工作。 對(duì)于電解電容器，漏電流是性能指標(biāo)中重要的一項(xiàng)。電解電容的漏電流與電壓的關(guān)系密切，漏電流隨工作電壓的增高而增大。當(dāng)工作電壓接近陽(yáng)極的賦能電壓時(shí)，漏電流會(huì)急劇上升。通過(guò)測(cè)試電解電容的漏電電流，可以推算出它的極限耐壓和額定耐壓，對(duì)于電路中電容耐壓的取值，有直接的參考意義。 根據(jù)這個(gè)原理，筆者設(shè)計(jì)并制作了～款電容耐壓測(cè)試儀，其線(xiàn)路

2、簡(jiǎn)單、成本低廉、制作容易，較好地解決了業(yè)余條件下電容耐壓測(cè)試的問(wèn)題。 變壓器T1和T2型號(hào)相同，背靠背對(duì)接，提供高低壓兩組電源，并起到隔離作用。低壓的經(jīng)整流濾波后，由R1、DWl、Q1、Ral～Ral 1組成電流可調(diào)的恒流源。高壓的經(jīng)整流濾波后由Rbl～RblO、DW2分壓，Q2輸出可調(diào)的直流電壓。使用時(shí)選擇合適的電壓Uc和電流Jc，將被測(cè)電容接到Cxa、Cxb兩點(diǎn)上，此時(shí)會(huì)看到電壓表指針緩慢偏轉(zhuǎn)，達(dá)到一定的位置后靜止，指針?biāo)傅碾妷杭礊樵撾娙菰诼╇婋娏鳛閘c時(shí)所承受的耐壓。 波段開(kāi)關(guān)K3、K4（各單擋11位）分別是測(cè)試電壓和電流（即漏電流）選擇開(kāi)關(guān)，其測(cè)試量程如表1所示。表2為測(cè)試電路中

3、的元件清單。 一、測(cè)試電路的使用方法 1.將測(cè)試電壓調(diào)到比電容額定電壓高一些的擋位。如測(cè)試35V的申容?？蓪跷环诺?4V，測(cè)試50v的電容，可將擋位放到64M或96V.擋位高一些對(duì)測(cè)試結(jié)果影響不大，只是擋位越高，三極管Q1的功耗相應(yīng)會(huì)大一些。 2.選擇合適的測(cè)試電流。測(cè)試電流應(yīng)根據(jù)電容容量來(lái)選擇，容量越大測(cè)試電流也越大。對(duì)于4700μF以上的電容，可選擇大于10mA的測(cè)試電流；對(duì)于1000～4700μF的電，容，可選擇5mA左右的測(cè)試電流：對(duì)于10μF以下的電容，可選擇0.2～1mA的測(cè)試電流。 3.紅色鱷魚(yú)夾接電容正極，黑色鱷魚(yú)夾接電容負(fù)極。接好后看到電壓表指針先勻速緩慢偏轉(zhuǎn)。正常

4、情況下偏轉(zhuǎn)位置應(yīng)超過(guò)額定電壓，當(dāng)達(dá)到某一值時(shí)其指針偏轉(zhuǎn)變慢，并且越來(lái)越慢，最終靜止下來(lái)，此時(shí)電容的漏電流等于Q1集電極的恒流電流，電壓表所指示的電壓，為此電容在漏電電流為Ic時(shí)所承受的耐壓，可粗略認(rèn)為是該電容的極限耐壓。 4.測(cè)試完畢后將開(kāi)關(guān)K2閉合，待電容放電后取下。 表3是利用附圖的測(cè)試電路測(cè)量的部分電解電容器的產(chǎn)品實(shí)例。 二、測(cè)試經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 1.電容容量越大，測(cè)試電流（漏電流）也應(yīng)相應(yīng)變大。 國(guó)產(chǎn)的鋁電解電容器，在額定電壓6.3～450V，標(biāo)稱(chēng)容量10～680μF時(shí)，漏電流可按下列公式計(jì)算：I≤（KxCxU）／1000公式中：I為漏電流（mA）；K為系數(shù)（20℃5℃時(shí)，K=O.0

5、3）；U為額定工作電壓（V）；C為標(biāo)稱(chēng)容量（μF）； 2.由于電解電容器只能單向工作，如將電解電容正負(fù)端接反測(cè)試，在5mA電流下測(cè)試其電壓會(huì)極低，大約只有4V左右。 3.長(zhǎng)期不用的電解電容器，由于氧化膜的分解，容量、耐壓都有一定的衰減，在第一次使用時(shí)，應(yīng)先加低壓（1／2額定耐壓）老化一段時(shí)間（等效電解電容器的賦能）。 4.同樣的容量和耐壓的電解電容器，其體積較大、分量較重的一般耐壓性能更好些；同樣的容量和耐壓的電解電容器，其相同的測(cè)試電流，電壓指針偏轉(zhuǎn)快的，漏電流較小。 5.正品電解電容極限耐壓一般為其額定電壓的120％左右。 6.當(dāng)工作電壓高于額定電壓時(shí)，電容就較容易擊穿。因此選用

6、電解電容時(shí)，應(yīng)使額定電壓高于實(shí)際工作電壓，并要預(yù)留一定的余量，以應(yīng)付電壓的波動(dòng)。一般情況下，額定電壓應(yīng)高于實(shí)際工作電壓的10％～20％，對(duì)于工作電壓穩(wěn)定性較差的電路，可酌情預(yù)留更大的余量。 7.使用本電路測(cè)試電解電容器，不會(huì)造成電容的損壞。 三、測(cè)試電路的改進(jìn) 1.由于沒(méi)有購(gòu)買(mǎi)到合適的電壓表頭，DC250V以上擋不能指示。如果能夠換成DC320v表頭就比較理想。表頭量程也不宜太大，否則會(huì)降低分辨率，用這樣的表頭去測(cè)試低耐壓電容時(shí)，會(huì)造成讀數(shù)偏差太大。 2.為了取得更準(zhǔn)確的測(cè)試電壓，可將Rbl～Rbl0分壓電阻換成相應(yīng)穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管（加限流電阻）或多圈精密可調(diào)電阻。 3.V1若換成數(shù)字

7、式電壓表，電壓讀數(shù)將更加直觀、精確。不過(guò)需另外加裝一組DC5v浮動(dòng)電源。 4.恒流電阻Ral～Rall，若用一只47∞電阻串聯(lián)一只4.7kΩ多圈精密電位器代替后，其恒流值（1.1～12mA）可連續(xù)可調(diào)。 電容器的轉(zhuǎn)換速率 電容器的轉(zhuǎn)換速率受以下因素影響。下面以音響中常用的兩類(lèi)電容--電解電容和無(wú)極性電容分別予以介紹。 1.電解電容 （1）電容量 電容量大，相對(duì)來(lái)說(shuō)轉(zhuǎn)換速率較低。一些耦合、退耦用的電解電容，以小容量多只并聯(lián)，或并聯(lián)小容量無(wú)極性電容的方法來(lái)提高中高頻的轉(zhuǎn)換速率已屬常見(jiàn)。 （2）電極與電解質(zhì) 電解電容電極上的活性物質(zhì)以及電解質(zhì)也會(huì)影響其轉(zhuǎn)換速率。 （3）導(dǎo)電

8、性能 電解質(zhì)的導(dǎo)電能力越強(qiáng)，轉(zhuǎn)換速率越高。優(yōu)秀電容器的轉(zhuǎn)換速率都比較高。從其正切損耗值就可以看出，損耗越大，表示它越跟不上信號(hào)的高速變化。由于活性物質(zhì)頻頻的極性轉(zhuǎn)換，其損耗能量引起發(fā)熱，還會(huì)影響壽命，一些質(zhì)量差的電解電容還會(huì)發(fā)熱"爆炸"。 2.無(wú)極性電容 （1）分布電感 采用疊片方式的電容比采用卷繞方式電容的電感小，所以采用疊片方式電容器的轉(zhuǎn)換速率高，高頻響應(yīng)好，但卷繞方式生產(chǎn)過(guò)程容易，故市面上的電容以卷繞方式多見(jiàn)。一些質(zhì)量較好的電容采用多個(gè)小容量電容并聯(lián)以減少分布電感。 （2）導(dǎo)體的電阻 現(xiàn)在有些無(wú)極電容為減少體積及降低成本，往往在介質(zhì)上鍍上一層金屬作電極，這層金屬材料和厚度都會(huì)

9、影響導(dǎo)電。因?yàn)殡娙菔强砍浞烹姽ぷ魅?傳遞"信號(hào)，所以導(dǎo)體的電阻越小，電流越暢順，瞬態(tài)反應(yīng)就越好，導(dǎo)體電阻引起的相移也越小，傳遞信號(hào)的畸變也越小。近年采用無(wú)極電容做膽前級(jí)的電源濾波電容也越來(lái)越多見(jiàn)。 變頻器過(guò)電壓的原因及其對(duì)策 變頻器用鋁電解電容器：WH系列WH系列產(chǎn)品目錄書(shū) 變頻器在調(diào)試與使用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題，其中過(guò)電壓現(xiàn)象最為常見(jiàn)。 過(guò)電壓產(chǎn)生后，變頻器為了防止內(nèi)部電路損壞，其過(guò)電壓保護(hù)功能將動(dòng)作，使變頻器停止運(yùn)行，導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常工作。因此必須采取措施消除過(guò)電壓，防止故障的發(fā)生。由于變頻器與電機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合不同，產(chǎn)生過(guò)電壓的原因也不相同，所以應(yīng)根據(jù)具體情況采取相

10、應(yīng)的對(duì)策。 過(guò)電壓的產(chǎn)生與再生制動(dòng) 所謂變頻器的過(guò)電壓，是指由于種種原因造成的變頻器電壓超過(guò)額定電壓，集中表現(xiàn)在變頻器直流母線(xiàn)的直流電壓上。正常工作時(shí)，變頻器直流部電壓為三相全波整流后的平均值。若以380V線(xiàn)電壓計(jì)算，則平均直流電壓Ud=1.35U線(xiàn)=513V。 在過(guò)電壓發(fā)生時(shí)，直流母線(xiàn)上的儲(chǔ)能電容將被充電，當(dāng)電壓上升至700V左右時(shí)，（因機(jī)型而異）變頻器過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作。造成過(guò)電壓的原因主要有兩種：電源|穩(wěn)壓器過(guò)電壓和再生過(guò)電壓。電源過(guò)電壓是指因電源電壓過(guò)高而使直流母線(xiàn)電壓超過(guò)額定值。而現(xiàn)在大部分變頻器的輸入電壓最高可達(dá)460V，因此，電源引起的過(guò)電壓極為少見(jiàn)。 本文主要討論的問(wèn)題是再

11、生過(guò)電壓。產(chǎn)生再生過(guò)電壓主要有以下原因：當(dāng)大GD2（飛輪力矩）負(fù)載減速時(shí)變頻器減速時(shí)間設(shè)定過(guò)短；電機(jī)受外力影響（風(fēng)機(jī)、牽伸機(jī)）或位能負(fù)載（電梯、起重機(jī)）下放。由于這些原因，使電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速高于變頻器的指令轉(zhuǎn)速，也就是說(shuō)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過(guò)了同步轉(zhuǎn)速，這時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率為負(fù)，轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向與電動(dòng)機(jī)狀態(tài)時(shí)相反，其產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為阻礙旋轉(zhuǎn)方向的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。所以電動(dòng)機(jī)實(shí)際上處于發(fā)電狀態(tài)，負(fù)載的動(dòng)能被“再生”成為電能。 再生能量經(jīng)逆變部續(xù)流二極管對(duì)變頻器直流儲(chǔ)能電容器充電，使直流母線(xiàn)電壓上升，這就是再生過(guò)電壓。因再生過(guò)電壓的過(guò)程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與原轉(zhuǎn)矩相反，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此再生過(guò)電壓的過(guò)程也就是再生制

12、動(dòng)的過(guò)程。換句話(huà)說(shuō)，消除了再生能量，也就提高了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。如果再生能量不大，因變頻器與電機(jī)本身具有20%的再生制動(dòng)能力，這部分電能將被變頻器及電機(jī)消耗掉。若這部分能量超過(guò)了變頻器與電機(jī)的消耗能力，直流回路的電容將被過(guò)充電，變頻器的過(guò)電壓保護(hù)功能動(dòng)作，使運(yùn)行停止。為避免這種情況的發(fā)生，必須將這部分能量及時(shí)的處理掉，同時(shí)也提高了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，這就是再生制動(dòng)的目的。 過(guò)電壓的防止措施 由于過(guò)電壓產(chǎn)生的原因不同，因而采取的對(duì)策也不相同。對(duì)于在停車(chē)過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)電壓現(xiàn)象，如果對(duì)停車(chē)時(shí)間或位置無(wú)特殊要求，那么可以采用延長(zhǎng)變頻器減速時(shí)間或自由停車(chē)的方法來(lái)解決。所謂自由停車(chē)即變頻器將主開(kāi)關(guān)器件斷開(kāi)，讓電機(jī)自由滑

13、行停止。 如果對(duì)停車(chē)時(shí)間或停車(chē)位置有一定的要求，那么可以采用直流制動(dòng)（DC制動(dòng)）功能。直流制動(dòng)功能是將電機(jī)減速到一定頻率后，在電機(jī)定子繞組中通入直流電，形成一個(gè)靜止的磁場(chǎng)。電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組切割這個(gè)磁場(chǎng)而產(chǎn)生一個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使負(fù)載的動(dòng)能變成電能以熱量的形式消耗于電機(jī)轉(zhuǎn)子回路中，因此這種制動(dòng)又稱(chēng)作能耗制動(dòng)。在直流制動(dòng)的過(guò)程中實(shí)際上包含了再生制動(dòng)與能耗制動(dòng)兩個(gè)過(guò)程。這種制動(dòng)方法效率僅為再生制動(dòng)的30-60％，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小。由于將能量消耗于電機(jī)中會(huì)使電機(jī)過(guò)熱，所以制動(dòng)時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。而且直流制動(dòng)開(kāi)始頻率，制動(dòng)時(shí)間及制動(dòng)電壓的大小均為人工設(shè)定，不能根據(jù)再生電壓的高低自動(dòng)調(diào)節(jié)，因而直流制動(dòng)不能用于正常運(yùn)行中產(chǎn)生

14、的過(guò)電壓，只能用于停車(chē)時(shí)的制動(dòng)。 對(duì)于減速（從高速轉(zhuǎn)為低速，但不停車(chē)）時(shí)因負(fù)載的GD2（飛輪轉(zhuǎn)矩）過(guò)大而產(chǎn)生的過(guò)電壓，可以采取適當(dāng)延長(zhǎng)減速時(shí)間的方法來(lái)解決。其實(shí)這種方法也是利用再生制動(dòng)原理，延長(zhǎng)減速時(shí)間只是控制負(fù)載的再生電壓對(duì)變頻器的充電速度，使變頻器本身的20%的再生制動(dòng)能力得到合理利用而已。至于那些由于外力的作用（包括位能下放）而使電機(jī)處于再生狀態(tài)的負(fù)載，因其正常運(yùn)行于制動(dòng)狀態(tài)，再生能量過(guò)高無(wú)法由變頻器本身消耗掉，因此不可能采用直流制動(dòng)或延長(zhǎng)減速時(shí)間的方法。 再生制動(dòng)與直流制動(dòng)相比，具有較高的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而且制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小可以跟據(jù)負(fù)載所需的制動(dòng)力矩（即再生能量的高低）由變頻器的制動(dòng)單元自

15、動(dòng)控制。因此再生制動(dòng)最適用于在正常工作過(guò)程中為負(fù)載提供制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 再生制動(dòng)的方法： 1．能量消耗型： 這種方法是在變頻器直流回路中并聯(lián)一個(gè)制動(dòng)電阻，通過(guò)檢測(cè)直流母線(xiàn)電壓來(lái)控制一個(gè)功率管的通斷。在直流母線(xiàn)電壓上升至700V左右時(shí)，功率管導(dǎo)通，將再生能量通入電阻，以熱能的形式消耗掉，從而防止直流電壓的上升。由于再生能量沒(méi)能得到利用，因此屬于能量消耗型。同為能量消耗型，它與直流制動(dòng)的不同點(diǎn)是將能量消耗于電機(jī)之外的制動(dòng)電阻上，電機(jī)不會(huì)過(guò)熱，因而可以較頻繁的工作。 2．并聯(lián)直流母線(xiàn)吸收型： 適用于多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)（如牽伸機(jī)），在這個(gè)系統(tǒng)中，每臺(tái)電機(jī)均需一臺(tái)變頻器，多臺(tái)變頻器共用一個(gè)網(wǎng)側(cè)變流器，所

16、有的逆變部并接在一條共用直流母線(xiàn)上。這種系統(tǒng)中往往有一臺(tái)或數(shù)臺(tái)電機(jī)正常工作于制動(dòng)狀態(tài)，處于制動(dòng)狀態(tài)的電機(jī)被其它電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，產(chǎn)生再生能量，這些能量再通過(guò)并聯(lián)直流母線(xiàn)被處于電動(dòng)狀態(tài)的電機(jī)所吸收。在不能完全吸收的情況下，則通過(guò)共用的制動(dòng)電阻消耗掉。這里的再生能量部分被吸收利用，但沒(méi)有回饋到電網(wǎng)中。 電容器降壓原理 電容器降壓原理綜述：電容器降壓的工作原理并不復(fù)雜。他的工作原理是利用電容器在一定的交流信號(hào)頻率下產(chǎn)生的容抗來(lái)限制最大工作電流。 例如，在５０Ｈｚ的工頻條件下，一個(gè)１ｕＦ的電容所產(chǎn)生的容抗約為３１８０歐姆。當(dāng)２２０Ｖ的交流電壓加在電容器的兩端，則流過(guò)電容的最大電流約為７０ｍＡ。

17、雖然流過(guò)電容的電流有７０ｍＡ，但在電容器上并不產(chǎn)生功耗，應(yīng)為如果電容是一個(gè)理想電容，則流過(guò)電容的電流為虛部電流，它所作的功為無(wú)功功率。 根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，我們?nèi)绻谝粋€(gè)１ｕＦ的電容器上再串聯(lián)一個(gè)阻性元件，則阻性元件兩端所得到的電壓和它所產(chǎn)生的功耗完全取決于這個(gè)阻性元件的特性。例如，我們將一個(gè)１１０Ｖ／８Ｗ的燈泡與一個(gè)１ｕＦ的電容串聯(lián)，在接到２２０Ｖ／５０Ｈｚ的交流電壓上，燈泡被點(diǎn)亮，發(fā)出正常的亮度而不會(huì)被燒毀。因?yàn)椋保保埃郑福椎臒襞菟璧碾娏鳛椋福祝保保埃郑剑罚玻恚粒c１ｕＦ電容所產(chǎn)生的限流特性相吻合。 同理，我們也可以將５Ｗ／６５Ｖ的燈泡與１ｕＦ電容串聯(lián)接到２２０Ｖ／５０Ｈｚ的交流電上

18、，燈泡同樣會(huì)被點(diǎn)亮，而不會(huì)被燒毀。因?yàn)椋担祝叮担值臒襞莸墓ぷ麟娏饕布s為７０ｍＡ。因此，電容降壓實(shí)際上是利用容抗限流。而電容器實(shí)際上起到一個(gè)限制電流和動(dòng)態(tài)分配電容器和負(fù)載兩端電壓的角色。 采用電容降壓時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： １、根據(jù)負(fù)載的電流大小和交流電的工作頻率選取適當(dāng)?shù)碾娙荩皇且罁?jù)負(fù)載的電壓和功率。 ２、限流電容必須采用無(wú)極性電容，絕對(duì)不能采用電解電容。而且電容的耐壓須在４００Ｖ以上。最理想的電容為鐵殼油浸電容。 ３、電容降壓不能用于大功率條件，因?yàn)椴话踩? ４、電容降壓不適合動(dòng)態(tài)負(fù)載條件。 ５、同樣，電容降壓不適合容性和感性負(fù)載。 ６、當(dāng)需要直流工作時(shí)，盡量采用半波整流。不

19、建議采用橋式整流。而且要滿(mǎn)足恒定負(fù)載的條件。 電源用電容器的選擇 電容器是實(shí)現(xiàn)電源的寬范圍電壓和電流組合的最關(guān)鍵的無(wú)源元件之一。盡管每種電容器都能儲(chǔ)存電能，但對(duì)于特定的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，電介質(zhì)技術(shù)在電容器的選擇中起著重要的作用。 電容器在電源中最重要的應(yīng)用是在存儲(chǔ)能量、浪涌電壓保護(hù)、EMI抑制和控制電路等方面。針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，這些電介質(zhì)技術(shù)彼此競(jìng)爭(zhēng)或互為補(bǔ)充的關(guān)系。 儲(chǔ)能 儲(chǔ)能型電容器通過(guò)整流器收集電荷，并將存儲(chǔ)的能量通過(guò)變換器引線(xiàn)傳送至電源的輸出端。電壓額定值為40～450VDC、電容值在220～150000ΜF(xiàn)之間的鋁電解電容器是較為常用的。根據(jù)不同的電源要求，器件有時(shí)會(huì)采用串聯(lián)

20、、并聯(lián)或其組合的形式， 對(duì)于功率級(jí)超過(guò)10KW的電源，通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。 要選擇合適的電容值，需查看其額定直流電壓、允許的電壓波紋和充/放電周期。但是，在選擇用于該應(yīng)用的電解電容器時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮以下參數(shù)。 典型電源中的電容器波紋電流為各個(gè)頻率上的波紋電流的組合。波紋電流的RMS（均方根）值決定了電容器的溫升。 常見(jiàn)的一個(gè)錯(cuò)誤是通過(guò)把各個(gè)頻率上的波紋電流的平方值相加來(lái)計(jì)算RMS電流負(fù)載。實(shí)際上，必須考慮到隨著波紋頻率的增加，電容器的ESR下降。正確的做法是根據(jù)波紋因子的頻率圖估算出高頻（到100HZ）時(shí)的波紋電流。采用估算的電流平方值來(lái)確定波紋電流。這才是真實(shí)的電流負(fù)載

21、。 由于環(huán)境溫度決定著負(fù)載條件下的電容器壽命，因此，制造商們均精確定義了波紋電流負(fù)載、環(huán)境溫度與概率壽命之間的關(guān)系。在實(shí)際工作條件下，利用波紋電流負(fù)載和環(huán)境溫度來(lái)確定概率壽命，而將公布的概率壽命作為絕對(duì)值。浪涌電壓保護(hù)開(kāi)關(guān)頻率很高的現(xiàn)代功率半導(dǎo)體器件易受潛在的損害性電壓尖峰脈沖的影響。跨接在功率半導(dǎo)體器件兩端的浪涌電壓保護(hù)電容器通過(guò)吸收電壓脈沖限制了峰值電壓，從而對(duì)半導(dǎo)體器件起到了保護(hù)作用，使得浪涌電壓保護(hù)電容器成為功率元件庫(kù)中的重要一員。 半導(dǎo)體器件的額定電壓和電流值及其開(kāi)關(guān)頻率左右著浪涌電壓保護(hù)電容器的選擇。由于這些電容器承受著很陡的DV/DT值，因此，對(duì)于這種應(yīng)用而言，薄膜電容器是恰

22、當(dāng)之選。 在額定電壓值高達(dá)2000VDC的條件下，典型的電容額定值在470PF～47NF之間。對(duì)于大功率的半導(dǎo)體器件，如IGBT，電容值可高達(dá)2.2ΜF(xiàn)，電壓在1200VDC的范圍內(nèi)。 不能僅根據(jù)電容值/電壓值來(lái)選擇電容器。在選擇浪涌電壓保護(hù)電容器時(shí)，還應(yīng)考慮所需的DV/DT值。耗散因子決定著電容器內(nèi)部的功率耗散。因此，應(yīng)選擇一個(gè)具有較低損耗因子的電容器作為替換。 EMI/RFI抑制 這些電容器連接在電源的輸入端，以減輕由半導(dǎo)體所產(chǎn)生的電磁或無(wú)線(xiàn)電干擾。由于直接與主輸入線(xiàn)相連，這些電容器易遭受到破壞性的過(guò)壓和瞬態(tài)電壓。因此，世界上各個(gè)地區(qū)都推出了不同的安全標(biāo)準(zhǔn)，包括歐洲的EN13240

23、0，美國(guó)的UL1414和1283以及加拿大的CSAC22.2NO.0，1和8。 采用塑膜技術(shù)的X-級(jí)和Y-級(jí)電容器提供了最為廉價(jià)的抑制方法之一。抑制電容器的阻抗隨著頻率的增加而減小，允許高頻電流通過(guò)電容器。X電容器在線(xiàn)路之間對(duì)此電流提供“短路”，Y電容器則在線(xiàn)路與接地設(shè)備之間對(duì)此電流提供“短路”。根據(jù)所能承受的浪涌電壓的峰值，對(duì)X和Y電容器還有更細(xì)的分類(lèi)。例如：一個(gè)電容值高達(dá)1ΜF(xiàn)的X2電容器的額定峰值浪涌電壓為2.5KV，而電容值相近的X1電容器，其額定峰值浪涌電壓則為4KV。應(yīng)根據(jù)負(fù)載斷電期間的峰值電壓來(lái)選擇合適的干擾抑制電容器的級(jí)別。 如何選用濾波用電解電容 濾波電容在開(kāi)關(guān)

24、電源中起著非常重要的作用，如何正確選擇濾波電容，尤其是輸出濾波電容的選擇則是每個(gè)工程技術(shù)人員都十分關(guān)心的問(wèn)題。 50Hz工頻電路中使用的普通電解電容器，其脈動(dòng)電壓頻率僅為100Hz，充放電時(shí)間是毫秒數(shù)量級(jí)。為獲得更小的脈動(dòng)系數(shù)，所需的電容量高達(dá)數(shù)十萬(wàn)μF，因此普通低頻鋁電解電容器的目標(biāo)是以提高電容量為主，電容器的電容量、損耗角正切值以及漏電流是鑒別其優(yōu)劣的主要參數(shù)。而開(kāi)關(guān)電源中的輸出濾波電解電容器，其鋸齒波電壓頻率高達(dá)數(shù)十kHz，甚至是數(shù)十MHz，這時(shí)電容量并不是其主要指標(biāo)，衡量高頻鋁電解電容器優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)是“阻抗-頻率”特性，要求在開(kāi)關(guān)電源的工作頻率內(nèi)要有較低的等效阻抗，同時(shí)對(duì)于半導(dǎo)體器件工

25、作時(shí)產(chǎn)生的高頻尖峰信號(hào)具有良好的濾波作用。 普通的低頻電解電容器在10kHz左右便開(kāi)始呈現(xiàn)感性，無(wú)法滿(mǎn)足開(kāi)關(guān)電源的使用要求。而開(kāi)關(guān)電源專(zhuān)用的高頻鋁電解電容器有四個(gè)端子，正極鋁片的兩端分別引出作為電容器的正極，負(fù)極鋁片的兩端也分別引出作為負(fù)極。電流從四端電容的一個(gè)正端流入，經(jīng)過(guò)電容內(nèi)部，再?gòu)牧硪粋€(gè)正端流向負(fù)載；從負(fù)載返回的電流也從電容的一個(gè)負(fù)端流入，再?gòu)牧硪粋€(gè)負(fù)端流向電源負(fù)端。 由于四端電容具有良好的高頻特性，為減小電壓的脈動(dòng)分量以及抑制開(kāi)關(guān)尖峰噪聲提供了極為有利的手段。高頻鋁電解電容器還有多芯的形式，即將鋁箔分成較短的若干段，用多引出片并聯(lián)連接以減小容抗中的阻抗成份。并且采用低電阻率的材料

26、作為引出端子，提高了電容器承受大電流的能力。 電容器的基礎(chǔ)知識(shí) 基礎(chǔ)知識(shí) 電容器是一種儲(chǔ)能元件，在電路中用于調(diào)諧、濾波、耦合、旁路、能量轉(zhuǎn)換和延時(shí)。電容器通常叫做電容。 1、電容器的分類(lèi) （1）按照結(jié)構(gòu)分三大類(lèi)：固定電容器、可變電容器和微調(diào)電容器。 半可變電容：也叫做微調(diào)電容。它是由兩片或者兩組小型金屬?gòu)椘?，中間夾著介質(zhì)制成。調(diào)節(jié)的時(shí)候改變兩片之間的距離或者面積。它的介質(zhì)有空氣、陶瓷、云母、薄膜等。 可變電容：它由一組定片和一組動(dòng)片組成，它的容量隨著動(dòng)片的轉(zhuǎn)動(dòng)可以連續(xù)改變。把兩組可變電容裝在一起同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，叫做雙連?？勺冸娙莸慕橘|(zhì)有空氣和聚苯乙烯兩種?？諝饨橘|(zhì)可變電容體積大

27、，損耗小，多用在電子管收音機(jī)中。聚苯乙烯介質(zhì)可變電容做成密封式的，體積小，多用在晶體管收音機(jī)中。 （2）按電解質(zhì)分類(lèi)：有機(jī)介質(zhì)電容器、無(wú)機(jī)介質(zhì)電容器、電解電容器和空氣介質(zhì)電容器等。 （3）按用途分有：高頻旁路、低頻旁路、濾波、調(diào)諧、高頻耦合、低頻耦合、小型電容器。 （4）按制造材料的不同可以分為：瓷介電容、滌綸電容、電解電容、鉭電容，還有先進(jìn)的聚丙烯電容等等 （5）高頻旁路：陶瓷電容器、云母電容器、玻璃膜電容器、滌綸電容器、玻璃釉電容器。 （6）低頻旁路：紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、滌綸電容器。 （7）濾波：鋁電解電容器、紙介電容器、復(fù)合紙介電容器、液體鉭電容器。 （8

28、）調(diào)諧：陶瓷電容器、云母電容器、玻璃膜電容器、聚苯乙烯電容器。 （9）低耦合：紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、滌綸電容器、固體鉭電容器。 （10）小型電容：金屬化紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、聚苯乙烯電容器、固體鉭電容器、玻璃釉電容器、金屬化滌綸電容器、聚丙烯電容器、云母電容器。 2．常用電容的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn) 鋁電解電容：它是由鋁圓筒做負(fù)極，里面裝有液體電解質(zhì)，插入一片彎曲的鋁帶做正極制成。還需要經(jīng)過(guò)直流電壓處理，使正極片上形成一層氧化膜做介質(zhì)。它的特點(diǎn)是容量大，但是漏電大，誤差大，穩(wěn)定性差，常用作交流旁路和濾波，在要求不高時(shí)也用于信號(hào)耦合。電解電容有正、負(fù)極之分，使用時(shí)不能

29、接反。有正負(fù)極性，使用的時(shí)候，正負(fù)極不要接反。 紙介電容：用兩片金屬箔做電極，夾在極薄的電容紙中，卷成圓柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金屬殼或者絕緣材料（如火漆、陶瓷、玻璃釉等）殼中制成。它的特點(diǎn)是體積較小，容量可以做得較大。但是有固有電感和損耗都比較大，用于低頻比較合適。 金屬化紙介電容：結(jié)構(gòu)和紙介電容基本相同。它是在電容器紙上覆上一層金屬膜來(lái)代替金屬箔，體積小，容量較大，一般用在低頻電路中。 油浸紙介電容：它是把紙介電容浸在經(jīng)過(guò)特別處理的油里，能增強(qiáng)它的耐壓。它的特點(diǎn)是電容量大、耐壓高，但是體積較大。 玻璃釉電容：以玻璃釉作介質(zhì)，具有瓷介電容器的優(yōu)點(diǎn)，且體積更小，耐高溫。 陶瓷電

30、容：用陶瓷做介質(zhì)，在陶瓷基體兩面噴涂銀層，然后燒成銀質(zhì)薄膜做極板制成。它的特點(diǎn)是體積小，耐熱性好、損耗小、絕緣電阻高，但容量小，適宜用于高頻電路。 鐵電陶瓷電容：容量較大，但是損耗和溫度系數(shù)較大，適宜用于低頻電路。 薄膜電容：結(jié)構(gòu)和紙介電容相同，介質(zhì)是滌綸或者聚苯乙烯。滌綸薄膜電容，介電常數(shù)較高，體積小，容量大，穩(wěn)定性較好，適宜做旁路電容。 聚苯乙烯薄膜電容：介質(zhì)損耗小，絕緣電阻高，但是溫度系數(shù)大，可用于高頻電路。 云母電容：用金屬箔或者在云母片上噴涂銀層做電極板，極板和云母一層一層疊合后，再壓鑄在膠木粉或封固在環(huán)氧樹(shù)脂中制成。它的特點(diǎn)是介質(zhì)損耗小，絕緣電阻大、溫度系數(shù)小，適宜用于高頻

31、電路。 鉭、鈮電解電容：它用金屬鉭或者鈮做正極，用稀硫酸等配液做負(fù)極，用鉭或鈮表面生成的氧化膜做介質(zhì)制成。它的特點(diǎn)是體積小、容量大、性能穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)、絕緣電阻大、溫度特性好。用在要求較高的設(shè)備中。 鋁電解電容器的使用注意事項(xiàng) 1、電路設(shè)計(jì) （1）在確認(rèn)使用及安裝環(huán)境時(shí)，作為按產(chǎn)品樣本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)上所規(guī)定 的額定性能范圍內(nèi)使用的電容器，應(yīng)當(dāng)避免在下述情況下使用： a)高溫（溫度超過(guò)最高使用溫度） b)過(guò)流（電流超過(guò)額定紋波電流） c)過(guò)壓（電壓超過(guò)額定電壓） d)施加反向電壓或交流電壓。 e)使用于反復(fù)多次急劇充放電的電路中。 另：①在電路設(shè)計(jì)時(shí)，請(qǐng)選用與機(jī)器壽命相當(dāng)

32、的電容器。 ②機(jī)器性能有特殊要求時(shí)，可與研發(fā)人員探討，制作適用的特規(guī)電容器。 （2）電容器外殼、輔助引出端子與正、負(fù)極以及電路板間必須完全隔離； （3）當(dāng)電容器套管的絕緣不能保證時(shí)，在有絕緣性能特定要求的地方請(qǐng)不要使用； （4）請(qǐng)不要在下述環(huán)境下使用電容器： a)直接與水、鹽水及油類(lèi)相接觸、或結(jié)露的環(huán)境； b)充滿(mǎn)有害氣體的環(huán)境（硫化物、H2SO3、HNO3、Cl2、氨水等）； c)置于日照、O3、紫外線(xiàn)及有放射性物質(zhì)的環(huán)境； d)振動(dòng)及沖擊條件超過(guò)了樣本及說(shuō)明書(shū)的規(guī)定范圍的惡劣環(huán)境； （5）在設(shè)計(jì)電容器的安裝時(shí)，必須確認(rèn)下述內(nèi)容： a)電容器正、負(fù)極間距必須與線(xiàn)路板孔距相

33、吻合； b)保證電容器防爆閥上方留有一定的空間； c)電容器防爆閥上方盡量避免配線(xiàn)及安裝其他元件； d)電路板上，電容器的安裝位置，請(qǐng)不要有其他配線(xiàn)； e)電容器四周及電路板上盡量避免設(shè)計(jì)、安裝發(fā)熱元件； （6）另外，在設(shè)計(jì)電路時(shí)，必須確認(rèn)以下內(nèi)容： a)溫度及頻率的變化不至于引起電性能變化； b)雙面印刷板上安裝電容器時(shí)，電容器的安裝位置避免多余的基板孔和過(guò)孔； c)兩只以上電容器并聯(lián)連接時(shí)的電流均衡； d)兩只以上電容器串聯(lián)連接時(shí)的電壓均衡。 2、元件安裝 （1）安裝時(shí)，請(qǐng)遵守以下內(nèi)容： a)為了對(duì)電容器進(jìn)行點(diǎn)檢，測(cè)定電氣性能時(shí)，除了卸下的電容器，裝入機(jī)器中通過(guò)電的

34、電容器請(qǐng)不要再使用； b)當(dāng)電容器產(chǎn)生再生電壓時(shí)，需通過(guò)約1KΩ左右的電阻進(jìn)行放電； c)長(zhǎng)期保存的電容器，需通過(guò)約1KΩ左右的電阻加壓處理； d)確認(rèn)規(guī)格（靜電容量及額定電壓等）及極性后，再安裝； e)不要讓電容器掉到地上，掉下的電容器請(qǐng)不要再使用； f)變形的電容器不要安裝； g)電容器正、負(fù)極間距與電路板孔距必須相吻和； h)自動(dòng)插入機(jī)的機(jī)械手力量不宜過(guò)大； （2）焊接時(shí)，請(qǐng)確認(rèn)下面內(nèi)容： a)注意不要將焊錫附著在端子以外； b)焊接條件（溫度、時(shí)間、次數(shù)）必須按規(guī)定說(shuō)明執(zhí)行； c)不要將電容器本身浸入到焊錫溶液中； d)焊接時(shí)，不要讓其他產(chǎn)品倒下碰到電容器上；

35、 影響電解電容壽命的原因分析及對(duì)策(1) 影響電解電容壽命的因素 電解電容廣泛應(yīng)用在電力電子的不同領(lǐng)域，主要是用于平滑、儲(chǔ)存能量或者交流電壓整流后的濾波，另外還用于非精密的時(shí)序延時(shí)等。在開(kāi)關(guān)電源的MTBF預(yù)計(jì)時(shí)，模型分析結(jié)果表明電解電容是影響開(kāi)關(guān)電源壽命的主要因素，因此了解、影響電容壽命的因素非常重要。 1.電解電容的壽命取決于其內(nèi)部溫度。 因此，電解電容的設(shè)計(jì)和應(yīng)用條件都會(huì)影響到電解電容的壽命。從設(shè)計(jì)角度，電解電容的設(shè)計(jì)方法、材料、加工工藝決定了電容的壽命和穩(wěn)定性。而對(duì)應(yīng)用者來(lái)講，使用電壓、紋波電流、開(kāi)關(guān)頻率、安裝形式、散熱方式等都影響電解電容的壽命。 2.電解電容的非正常失效

36、 一些因素會(huì)引起電解電容失效，如極低的溫度，電容溫升（焊接溫度，環(huán)境溫度，交流紋波），過(guò)高的電壓，瞬時(shí)電壓，甚高頻或反偏壓；其中溫升是對(duì)電解電容工作壽命(Lop)影響最大的因素。 電容的導(dǎo)電能力由電解液的電離能力和粘度決定。當(dāng)溫度降低時(shí)，電解液粘度增加，因而離子移動(dòng)性和導(dǎo)電能力降低。當(dāng)電解液冷凍時(shí)，離子移動(dòng)能力非常低以致非常高的電阻。相反，過(guò)高的熱量將加速電解液蒸發(fā)，當(dāng)電解液的量減少到一定極限時(shí)，電容壽命也就終止了。在高寒地區(qū)（一般－25℃以下）工作時(shí)，就需要進(jìn)行加熱，保證電解電容的正常工作溫度。如室外型UPS，在我國(guó)東北地區(qū)都配有加熱板。 電容器在過(guò)壓狀態(tài)下容易被擊穿，而實(shí)際應(yīng)用中的浪

37、涌電壓和瞬時(shí)高電壓是經(jīng)常出現(xiàn)的。尤其我國(guó)幅員遼闊，各地電網(wǎng)復(fù)雜，因此，交流電網(wǎng)很復(fù)雜，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)超出正常電壓的30%，尤其是單相輸入，相偏會(huì)加重交流輸入的正常范圍。經(jīng)測(cè)試表明，常用的450V/470uF 105℃的進(jìn)口普通2000小時(shí)電解電容，在額定電壓的1.34倍電壓下，2小時(shí)后電容會(huì)出現(xiàn)漏液冒氣，頂部沖開(kāi)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，與電網(wǎng)接近的通信開(kāi)關(guān)電源PFC輸出電解電容的失效，主要是由于電網(wǎng)浪涌和高壓損壞。鋁電解電容的電壓選擇一般進(jìn)行二級(jí)降額，降到額定值的80％使用較為合理。 3 壽命影響因素分析 除了非正常的失效，電解電容的壽命與溫度有指數(shù)級(jí)的關(guān)系。因使用非固態(tài)電解液，電解電容的壽命還取決

38、于電解液的蒸發(fā)速度，由此導(dǎo)致的電氣性能降低。這些參數(shù)包括電容的容值，漏電流和等效串聯(lián)電阻（ESR）。 參考RIFA公司預(yù)計(jì)壽命的公式： PLOSS = (IRMS)²x ESR?。?） Th = Ta + PLOSS x Rth　（2） Lop = A x 2　Hours?。?） B = 參考溫度值（典型值為85 ℃） A = 參考溫度下的電容壽命（根據(jù)電容器直徑的不同而變化） C = 導(dǎo)致電容壽命減少一半所需的溫升度數(shù) 從上面的公式中，我們可以明顯的看到，影響電解電容壽命的幾個(gè)直接因素：紋波電流(IRMS)和等效串聯(lián)電阻值（ESR）、環(huán)境溫度（Ta）、從熱點(diǎn)傳遞到周

39、圍環(huán)境的總的熱阻（Rth）。電容內(nèi)部溫度最高的點(diǎn)，叫熱點(diǎn)溫度（Th）。熱點(diǎn)溫度值是影響電容工作壽命的主要因素。而下列因素又決定了熱點(diǎn)溫度值實(shí)際應(yīng)用中的外界溫度（環(huán)境溫度Ta）, 從熱點(diǎn)傳遞到周?chē)h(huán)境的總的熱阻（Rth）和由交流電流引起的能量損耗（PLOSS）。電容的內(nèi)部溫升與能量損耗成線(xiàn)形關(guān)系。 電容充放電時(shí)，電流在流過(guò)電阻時(shí)會(huì)引起能量損耗，電壓的變化在通過(guò)電介質(zhì)時(shí)也會(huì)引起能量損耗，再加上漏電流造成的能量損耗，所有的這些損耗導(dǎo)致的結(jié)果是電容內(nèi)部溫度升高。 鋁電解電容器詳解 電容器的定義：電容器的物理定義就是由兩個(gè)導(dǎo)電板，中間放置著具有介電特征的物質(zhì)所組成的分立元件。具有介電特征的

40、物質(zhì)在電氣工程上稱(chēng)為絕緣材料，物理學(xué)上稱(chēng)為電介質(zhì)，而電容器行業(yè)稱(chēng)為介質(zhì)。電容的基本單位為法拉（F）。常用微法（μF）、納法（nF）、皮法（pF）（皮法又稱(chēng)微微法），1法拉（F）=1000000微法（μF）1微法（μF）=1000納法（nF）=1000000皮法（pF）,電容器上標(biāo)有的電容數(shù)是電容器的標(biāo)稱(chēng)容量。 電容器的分類(lèi) （1）按結(jié)構(gòu)及電容器是否能調(diào)節(jié)分：有固定電容器、可變電容器和半可變電容器． （2）按介質(zhì)材料的不同分：有機(jī)介質(zhì)電容器(包括漆膜電容器、混合介質(zhì)電容器、紙介電容器、有機(jī)薄膜介質(zhì)電容器、紙膜復(fù)合介質(zhì)電容器等)、無(wú)機(jī)介質(zhì)電容器(包括陶瓷電容器、云母電容器、玻璃膜電容器、玻

41、璃釉電容器等)、電解電容器(包括鋁電解電容器、鉭電解電容器、鈮電解電容器、鈦電解電容器及合金電解電容器等)和氣體介質(zhì)電容器(包括空氣電容器、真空電容器和充氣電容器等)。 （3）按作用及用途的不同分：有高頻電容器、低頻電容器、高壓電容器、低壓電容器、耦合電容器、旁路電容器、濾波電容器、中和電容器、調(diào)諧電容器． （4）按封裝外形的不同分：有圓柱形電容器、圓片形電容器、管形電容器、疊片形電容器、長(zhǎng)方形電容器、珠狀電容器、方塊狀電容器和異形電容器等多種． （5）按引出線(xiàn)的不同分：有軸向引線(xiàn)型電容器、徑向引線(xiàn)型電容器、同向引線(xiàn)型電容器和無(wú)引線(xiàn)型(貼片式)電容器等多種． 鋁電解電容器結(jié)構(gòu)圖如右圖所

42、示 鋁電解電容器的特性 1、標(biāo)稱(chēng)電容量（Nominal Capacitance）指在測(cè)試頻率120Hz時(shí)所測(cè)得之電容量，電容量與金屬（鋁箔）相對(duì)面積及介質(zhì)常數(shù)成正比，與兩極間距離成反比。C=εA/d 2、電容量誤差（Capacitance Tolerance）K（10%）, M（20%）, V（-10～+20%） 3、額定工作電壓（Rated Working Voltage）（WV）在最高工作溫度下，電解電容可以承受之最高直流電壓。 4、突波電壓（Surge Voltage）（SV）在最高工作溫度下，電解電容器可以承受之相當(dāng)瞬間最高峰值電壓。 5、工作溫度范圍（Operating

43、 Temperature Range）25～+85℃ , - 40～+ 85℃ , - 25～+105℃ , - 40～+105℃ 6、等效串聯(lián)電阻（Equivalent Series Resistance）（ESR）（電極電阻+電解質(zhì)電阻+介質(zhì)損失）。ESR= DF/2πf C 7、泄漏電流（Leakage Current）（LC）電容器施加直流電壓，經(jīng)規(guī)定時(shí)間后繼續(xù)流通之最大直流電流。I≦0.01CV or 3μA Whichever is greater （上示公式須視不同系列產(chǎn)品而定。） 8、漣波電流（Ripple Current）（RC）在最高工作溫度及120Hz（or 100

44、KHz）頻率下，電解電容器可以承受之最高交流電流。 （溫度/頻率補(bǔ)正系數(shù)） 9、低溫特性（Low Temperature Characteristics）是指在-25℃/-40℃時(shí)，與在常溫20℃之最大阻抗比。 鋁電解電容器的壽命計(jì)算方法 壽命估算(Life Expectancy)：電解電容在最高工作溫度下，可持續(xù)動(dòng)作的時(shí)間。 Lx=Lo*2(To-Ta)/10 Lx=實(shí)際工作壽命 Lo=保證壽命 To=最高工作溫度(85℃or105℃) Ta= 電容器實(shí)際工作周?chē)鷾囟? Example： 規(guī)范值105℃/1000Hrs 65℃壽命推估：Lx=1000*2(105-

45、65)/10 實(shí)際工作壽命：16000Hrs 高溫負(fù)荷壽命(Load Life)將電解電容器在最高工作溫度下，印加額定工作電壓，經(jīng)一持續(xù)規(guī)定完成時(shí)間后，須符合下列變化：Δcap： 試驗(yàn)前之值的20%以?xún)?nèi) tanδ： 初期特性規(guī)格值的200%以下 LC ： 初期特性規(guī)格值以下 高溫放置壽命(Shelf Life)：將電解電容器在最高工作溫度下，經(jīng)一持續(xù)規(guī)定完成時(shí)間后，須符合下列變化：Δcap: 試驗(yàn)前之值的20%以?xún)?nèi) tanδ:初期特性規(guī)格值的200%以下 LC:初期特性規(guī)格值以下 高溫充放電試驗(yàn)(Charge/Discharge Test)將電解電容器在最高工作溫度下，印加額定

46、工作電壓，經(jīng)充電30秒后再放電330秒為一cycle，如此經(jīng)1,000 cycles后，須符合下列變化：Δcap : 試驗(yàn)前之值的10%以?xún)?nèi) tanδ : 初期特性規(guī)格值的175%以下 LC : 初期特性規(guī)格值以下 漣波負(fù)荷試驗(yàn)(Ripple Life)將電解電容器在最高工作溫度下，印加直流電壓及最大漣波電流（直流電壓+最大漣波電壓峰值=額定工作電壓），經(jīng)一持續(xù)規(guī)定完成時(shí)間后，須符合下列變化：Δcap : 試驗(yàn)前之值的20%以?xún)?nèi) tanδ : 初期特性規(guī)格值的200%以下 LC : 初期特性規(guī)格值以下 常用電解電容公式 容抗 : XC=1/(2πfC) 【Ω】 感抗 : XL=

47、2πfL 【Ω】 阻抗 : Z=√ESR2+(XL-XC)2 【Ω】 漣波電流 : IR=√(βA△T/ESR) 【mArms】 功率 : P=I2ESR 【W(wǎng)】 諧振頻率 : fo=1/(2π√LC) 【Hz】 鋁電解電容器的基本原理 1-1. 鋁電解電容器的基本原理 當(dāng)在兩個(gè)正對(duì)的金屬電極上施加電壓時(shí)，電荷將據(jù)電壓的大小被儲(chǔ)存起來(lái)，鋁電解電容器的基本原理可以用圖1-1來(lái)描述：Q=CV Q:電量( C ) V:電壓(V ) C:電容量μF C:電容器的電容量可以由電極面積S [m2]，介質(zhì)厚度t [m]以及相對(duì)介電常數(shù)ε來(lái)表示： C[F]= ε0εS/t ε0:介

48、質(zhì)在真空狀態(tài)下的介電常數(shù)(=8.85x10-12 F/M)鋁氧化膜的相對(duì)介電常數(shù)為7~8，要想獲得更大的電容，可以通過(guò)增加表面積S或者減少其厚度t來(lái)獲得。 表1-1列出了電容器中常用的幾種典型的介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，在很多情況下，電容器的命名通常是根據(jù)介質(zhì)所使用的材料來(lái)決定的，例如：鋁電解電容器、鉭電容器等。 介質(zhì) 相對(duì)介電常數(shù) 介質(zhì) 相對(duì)介電常數(shù) 鋁氧化膜 7 ~ 8 陶瓷 10 ~ 120 薄膜樹(shù)脂 3.2 聚苯乙烯 2.5 云母 6 ~ 8 鉭氧化膜 10 ~ 20 雖然鋁電解電容器非常小，但它具有相對(duì)較大的電容量，因?yàn)槠渫ㄟ^(guò)電化學(xué)腐蝕后，電極箔的

49、表面積被擴(kuò)大了，并且它的介質(zhì)氧化膜非常薄。圖1-2形象地描述了鋁電解電容器的基本組成。 1-2電解電容器的等效電路 電容器的等效電路圖可由下圖2表示 R1：電極和引出端子的電阻； R2：陽(yáng)極氧化膜和電解質(zhì)的電阻； R3：損壞的陽(yáng)極氧化膜的絕緣電阻； D1：具有單向?qū)щ娦缘年?yáng)極氧化膜； C1：陽(yáng)極箔的容量； C2：陰極箔的容量 L ：電極及引線(xiàn)端子等所引起的等效電感量 1-3電解電容器基本的電性能 1-3-1 電容量 電容器的由測(cè)量交流容量時(shí)所呈現(xiàn)的阻抗決定。交流電容量隨頻率、電壓以及測(cè)量方法的變化而變化。電解電容器的容量隨頻率的增加而減小。和頻率一樣，測(cè)量時(shí)的溫度對(duì)

50、電容器的容量有一定的影響。隨著測(cè)量溫度的下降，電容量會(huì)變小。另一方面，直流電容量，可通過(guò)施加直流電壓而測(cè)量其電荷得到，在常溫下容量比交流稍微的大一點(diǎn)，并且具有更優(yōu)越的穩(wěn)定特性。 1-3-2 Tan δ（損耗角正切） 在等效電路中，串聯(lián)等效電阻ESR同容抗1/ wC之比稱(chēng)之為T(mén)an δ，其測(cè)量條件與電容量相同。tan δ =RESR/ (1/wC)= wC RESR 其中：RESR=ESR（120 Hz） w=2πf f=120Hz tan δ隨著測(cè)量頻率的增加而變大，隨測(cè)量溫度的下降而增大。阻抗（Z）：在特定的頻率下，阻礙交流電通過(guò)的電阻就是所謂的阻抗（Z）。它與容量以及電感密切相關(guān)，

51、并且與等效串聯(lián)電阻ESR也有關(guān)系。具體表達(dá)式如下： 其中：Xc=1/ wC=1/ 2πfC XL=wL=2πfL 漏電流：電容器的介質(zhì)對(duì)直流電具有很大的阻礙作用。然而，由于鋁氧化膜介質(zhì)上浸有電解液，在施加電壓時(shí)，重新形成以及修復(fù)氧化膜的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一種很小的稱(chēng)之為漏電流的電流，剛施加電壓時(shí)，漏電流較大，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，漏電流會(huì)逐漸減小并最終保持穩(wěn)定。漏電流隨時(shí)間變化特征圖測(cè)試溫度和電壓對(duì)漏電流具有很大的影響。漏電流會(huì)隨著溫度和電壓的升高而增大。 鋁電解電容器的選用常識(shí) 鋁電解電容器的選用常識(shí) 電容在電路中實(shí)際要承受的電壓不能超過(guò)它的耐壓值。在濾波電路中，電容的耐壓值不要小

52、于交流有效值的1.42倍。使用電解電容的時(shí)候，還要注意正負(fù)極不要接反。不同電路應(yīng)該選用不同種類(lèi)的電容?？窕芈房梢赃x用云母、高頻陶瓷電容，隔直流可以選用紙介、滌綸、云母、電解、陶瓷等電容，濾波可以選用電解電容，旁路可以選用滌綸、紙介、陶瓷、電解等電容。 電容在裝入電路前要檢查它有沒(méi)有短路、斷路和漏電等現(xiàn)象，并且核對(duì)它的電容值。安裝的時(shí)候，要使電容的類(lèi)別、容量、耐壓等符號(hào)容易看到，以便核實(shí)。 電解電容器的檢測(cè) A、因?yàn)殡娊怆娙莸娜萘枯^一般固定電容大得多，所以，測(cè)量時(shí)，應(yīng)針對(duì)不同容量選用合適的量程。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般情況下，1～47μF間的電容，可用R1k擋測(cè)量，大于47μF的電容可用R100擋測(cè)

53、量。 B、將萬(wàn)用表紅表筆接負(fù)極，黑表筆接正極，在剛接觸的瞬間，萬(wàn)用表指針即向右偏轉(zhuǎn)較大偏度(對(duì)于同一電阻擋，容量越大，擺幅越大)，接著逐漸向左回轉(zhuǎn)，直到停在某一位置。此時(shí)的阻值便是電解電容的正向漏電阻，此值略大于反向漏電阻。實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)表明，電解電容的漏電阻一般應(yīng)在幾百kΩ以上，否則，將不能正常工作。在測(cè)試中，若正向、反向均無(wú)充電的現(xiàn)象，即表針不動(dòng)，則說(shuō)明容量消失或內(nèi)部斷路；如果所測(cè)阻值很小或?yàn)榱悖f(shuō)明電容漏電大或已擊穿損壞，不能再使用。 C、對(duì)于正、負(fù)極標(biāo)志不明的電解電容器，可利用上述測(cè)量漏電阻的方法加以判別。即先任意測(cè)一下漏電阻，記住其大小，然后交換表筆再測(cè)出一個(gè)阻值。兩次測(cè)量中阻值

54、大的那一次便是正向接法，即黑表筆接的是正極，紅表筆接的是負(fù)極。 D、使用萬(wàn)用表電阻擋，采用給電解電容進(jìn)行正、反向充電的方法，根據(jù)指針向右擺動(dòng)幅度的大小，可估測(cè)出電解電容的容量。 鋁電解電容器的檢測(cè)方法 1)測(cè)量電解電容器的漏電電阻 依照上述介紹的量程選擇方法，選擇萬(wàn)用表的合適量程，將紅表筆接電解電容的負(fù)極，黑表筆接電解電容的正極，此時(shí)，表針向R為零的方向擺動(dòng)，擺到一定幅度后，又反向向元窮大方向擺動(dòng)，直到某一位置停下，此時(shí)指針?biāo)傅淖柚当闶请娊怆娙萜鞯恼蚵╇婋娮?，正向漏電電阻越大，說(shuō)明電容器的性能越好，漏電流也越小。將萬(wàn)用表的紅、黑表筆對(duì)調(diào)(紅表筆接證極，黑表筆接負(fù)極)，再進(jìn)行

55、測(cè)量，此時(shí)指針?biāo)傅淖柚禐殡娙萜鞯姆聪蚵╇婋娮瑁酥祽?yīng)比正向漏電電阻小些。如測(cè)得的兩漏電電阻值很小(幾百千歐以下)，則表明電解電容器的性能不良，不能使用。檢測(cè)電解電容器的方法如圖1所示。 圖1電解電容器的檢測(cè) (a)測(cè)量正向漏電阻;(b)測(cè)量反向漏電阻 2)電解電容器正、負(fù)電極的判別 電解電容器的正、負(fù)電極的判別方法主要是根據(jù)上列所述測(cè)量漏電電阻的方法。用萬(wàn)用表的歐姆擋，根據(jù)電解電容器的容量選好合適的量程，用兩表筆接電容器的兩引腳測(cè)其漏電電阻，并記下這個(gè)阻值的大小，然后將兩表筆對(duì)調(diào)再測(cè)一次漏電電阻值，將兩次測(cè)量的漏電電阻值對(duì)比，漏電電阻值小的一次，黑表筆所接觸的是電解電容器的負(fù)極。

56、用萬(wàn)用表對(duì)電容器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn): ①不論對(duì)電容器進(jìn)行漏電電阻的測(cè)量，還是短路、斷路的測(cè)量，在測(cè)量過(guò)程中要注意手不能同時(shí)碰觸兩根引線(xiàn)。 ②由于電容器在測(cè)量過(guò)程中要有充、放電的過(guò)程，故當(dāng)?shù)谝淮螠y(cè)量后，必須要先放電(用萬(wàn)用表表筆將電容器兩引線(xiàn)短路一下即可)，然后才可進(jìn)行第二次測(cè)量。 ③對(duì)在路電容器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，必須弄清所在電路的其他元器件是否影響測(cè)量結(jié)果，一般情況下應(yīng)盡量不采用在路測(cè)量。 鋁電解電容器的使用常識(shí) 1、直流電解電容器只能使用在直流電路上，其極性必須標(biāo)明在適當(dāng)?shù)奈恢没蛟趯?dǎo)針/端子旁邊。 2、在電路回路中如不清楚或不明確線(xiàn)路的極性時(shí)，則建議使用無(wú)極性電解容器。

57、 3、電解電容器的工作環(huán)境溫度不能超過(guò)規(guī)定的使用溫度范圍。 4、電解電容器應(yīng)儲(chǔ)存于低溫及干燥場(chǎng)所，如儲(chǔ)存期較長(zhǎng)，則使用前應(yīng)用額定電壓對(duì)其重新老練。 5、通過(guò)電解電容器的紋波電流不應(yīng)超過(guò)其充許范圍，如超過(guò)了規(guī)定值，需選用耐大紋波電流的電解電容器。 6、使用時(shí)，電解電容器的工作電壓不應(yīng)超過(guò)其額定電壓。 7、電烙鐵等高溫發(fā)熱裝置應(yīng)與電解電容器塑料外殼保持適當(dāng)?shù)木嚯x，以防止過(guò)熱造成塑料套管破裂。 8、在焊接鋁電解電容器時(shí)，其焊接時(shí)間和焊接溫度不應(yīng)超過(guò)10秒鐘及260攝氏度。 9、對(duì)導(dǎo)針、端子，如施加超過(guò)規(guī)定的力，將會(huì)破壞電解電容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 鋁電解電容器 電容器 電容器是一種儲(chǔ)

58、能元件，在電路中用于調(diào)諧、濾波、耦合、旁路、能量轉(zhuǎn)換和延時(shí)。電容器通常叫做電容。按其結(jié)構(gòu)可分為固定電容器、半可變電容器、可變電容器三種。 鋁電解電容器 它是由鋁圓筒做負(fù)極，里面裝有液體電解質(zhì)，插入一片彎曲的鋁帶做正極制成。還需要經(jīng)過(guò)直流電壓處理，使正極片上形成一層氧化膜做介質(zhì)。它的特點(diǎn)是容量大，但是漏電大，誤差大，穩(wěn)定性差，常用作交流旁路和濾波，在要求不高時(shí)也用于信號(hào)耦合。鋁電解電容器有正、負(fù)極之分，使用時(shí)不能接反。有正負(fù)極性，使用的時(shí)候，正負(fù)極不要接反。 主要性能指標(biāo) 標(biāo)稱(chēng)容量和允許誤差：電容器儲(chǔ)存電荷的能力，常用的單位是F、uF、pF。電容器上標(biāo)有的電容數(shù)是電容器的標(biāo)稱(chēng)容量。電容器

59、的標(biāo)稱(chēng)容量和它的實(shí)際容量會(huì)有誤差。一般，電容器上都直接寫(xiě)出其容量，也有用數(shù)字來(lái)標(biāo)志容量的，通常在容量小于10000pF的時(shí)候，用pF做單位，大于10000pF的時(shí)候，用uF做單位。為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，大于100pF而小于1uF的電容常常不注單位。沒(méi)有小數(shù)點(diǎn)的，它的單位是pF，有小數(shù)點(diǎn)的，它的單位是uF。如有的電容上標(biāo)有“332”（3300pF）三位有效數(shù)字，左起兩位給出電容量的第一、二位數(shù)字，而第三位數(shù)字則表示在后加0的個(gè)數(shù)，單位是pF。 額定工作電壓：在規(guī)定的工作溫度范圍內(nèi)，電容器長(zhǎng)期可靠地工作，它能承受的最大直流電壓，就是電容的耐壓，也叫做電容的直流工作電壓。如果在交流電路中，要注意所加的交流

60、電壓最大值不能超過(guò)電容的直流工作電壓值。常用的固定電容工作電壓有6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、2500V、400V、500V、630V、1000V。 絕緣電阻：由于電容兩極之間的介質(zhì)不是絕對(duì)的絕緣體，它的電阻不是無(wú)限大，而是一個(gè)有限的數(shù)值，一般在1000兆歐以上，電容兩極之間的電阻叫做絕緣電阻，或者叫做漏電電阻，大小是額定工作電壓下的直流電壓與通過(guò)電容的漏電流的比值。漏電電阻越小，漏電越嚴(yán)重。電容漏電會(huì)引起能量損耗，這種損耗不僅影響電容的壽命，而且會(huì)影響電路的工作。因此，漏電電阻越大越好。 介質(zhì)損耗：鋁電解電容在電場(chǎng)作用下消耗的能量，通常用損耗功率和電容器的無(wú)

61、功功率之比，即損耗角的正切值表示。損耗角越大，鋁電解電容器的損耗越大，損耗角大的電容不適于高頻情況下工作。 鋁電解電容器的檢測(cè)方法 一、用萬(wàn)用表檢查： 檢測(cè)前，應(yīng)先把被測(cè)電解電容器短路一下。用萬(wàn)用表的 R10K或R1K檔，把電解電容器的正極接黑表筆 ，負(fù)極接紅表筆，表針應(yīng)迅速向右擺（擺動(dòng)的幅度大，有時(shí)甚至能沖過(guò)歐姆點(diǎn)，說(shuō)明電容量大）；然后慢慢回?cái)[，停在某一位置，這時(shí)所指的電阻數(shù)值，就是電解電容器的漏電阻。這個(gè)電阻值越大越好，一般應(yīng)大于幾百至幾千歐；如果小于50千歐就不能再使用了。若表針始終停在∞位置，表明電容器內(nèi)部開(kāi)路；若表針始終停在0Ω位置，表明電容器內(nèi)部短路。 二、用一節(jié)電

62、池和一只耳機(jī)檢查： 把一節(jié)電池、耳機(jī)和電解電容組成一串聯(lián)回路，當(dāng)?shù)谝淮谓佑|電池時(shí)，聽(tīng)到的“喀、喀”聲音很響，第二、第三“喀喀”聲音漸漸變小，甚至變得很微弱，表明這只電解電容基本上是好的。如果都沒(méi)的發(fā)出“喀喀”聲音，或每次發(fā)出的“喀喀”聲音都一樣很響，說(shuō)明這只電解電容器不能使用了。 三、用機(jī)械萬(wàn)用表判別極性： 用萬(wàn)用表的 R10K或R1K檔，用交換表筆的辦法分別測(cè)量正、反向漏電阻，以漏電阻較大的一次為準(zhǔn)，此時(shí)黑表筆接的是電解電容器正極，紅表筆接提負(fù)極。 鋁電解電容器詳解 電容器的定義： 電容器的物理定義就是由兩個(gè)導(dǎo)電板，中間放置著具有介電特征的物質(zhì)所組成的分立元件。具有介

63、電特征的物質(zhì)在電氣工程上稱(chēng)為絕緣材料，物理學(xué)上稱(chēng)為電介質(zhì)，而電容器行業(yè)稱(chēng)為介質(zhì)。 電容的基本單位為法拉（F）。常用微法（μF）、納法（nF）、皮法（pF）（皮法又稱(chēng)微微法），1法拉（F）=1000000微法（μF）1微法（μF）=1000納法（nF）=1000000皮法（pF）,電容器上標(biāo)有的電容數(shù)是電容器的標(biāo)稱(chēng)容量。 電容器的分類(lèi) （1）按結(jié)構(gòu)及電容器是否能調(diào)節(jié)分：有固定電容器、可變電容器和半可變電容器． （2）按介質(zhì)材料的不同分：有機(jī)介質(zhì)電容器(包括漆膜電容器、混合介質(zhì)電容器、紙介電容器、有機(jī)薄膜介質(zhì)電容器、紙膜復(fù)合介質(zhì)電容器等)、無(wú)機(jī)介質(zhì)電容器(包括陶瓷電容器、云母電容器

64、、玻璃膜電容器、玻璃釉電容器等)、電解電容器(包括鋁電解電容器、鉭電解電容器、鈮電解電容器、鈦電解電容器及合金電解電容器等)和氣體介質(zhì)電容器(包括空氣電容器、真空電容器和充氣電容器等)． （3）按作用及用途的不同分： 有高頻電容器、低頻電容器、高壓電容器、低壓電容器、耦合電容器、旁路電容器、濾波電容器、中和電容器、調(diào)諧電容器． （4）按封裝外形的不同分： 有圓柱形電容器、圓片形電容器、管形電容器、疊片形電容器、長(zhǎng)方形電容器、珠狀電容器、方塊狀電容器和異形電容器等多種． （5）按引出線(xiàn)的不同分： 有軸向引線(xiàn)型電容器、徑向引線(xiàn)型電容器、同向引線(xiàn)型電容器和無(wú)引線(xiàn)型(貼片式)電容器等多種．

65、 鋁電解電容器結(jié)構(gòu)圖如右圖所示 鋁電解電容器特性 1、標(biāo)稱(chēng)電容量（Nominal Capacitance） 指在測(cè)試頻率120Hz時(shí)所測(cè)得之電容量，電容量與金屬（鋁箔）相對(duì)面積及介質(zhì)常數(shù)成正比，與兩極間距離成反比。C=εA / d 2、電容量誤差（Capacitance Tolerance） K（10%）, M（20%）, V（-10～+20%） 3、額定工作電壓（Rated Working Voltage）（WV） 在最高工作溫度下，電解電容器可以承受之最高直流電壓。 4、突波電壓（Surge Voltage）（SV） 在最高工作溫度下，電解電容

66、器可以承受之相當(dāng)瞬間最高峰值電壓。 5、工作溫度范圍（Operating Temperature Range） 25～+85℃ , - 40～+ 85℃ , - 25～+105℃ , - 40～+105℃ 6、等效串聯(lián)電阻（Equivalent Series Resistance）（ESR） （電極電阻+電解質(zhì)電阻+介質(zhì)損失）。ESR= DF/2πf C 7、泄漏電流（Leakage Current）（LC） 電容器施加直流電壓，經(jīng)規(guī)定時(shí)間后繼續(xù)流通之最大直流電流。 I≦0.01CV or 3μA Whichever is greater （上示公式須視不同系列產(chǎn)品而定。）