铝电解电容器资料
铝电解电容
铝电解电容铝电解电容是一种重要的电子元件,它被广泛地应用于电子装置中,可以过滤掉电路中多余的电压波动,同时保护电路元件不受外界环境的影响。
铝电解电容,也称铝电解电容器,是简单又重要的电子元件,它由特殊导体和一对夹紧装置组成,用于存储电荷并决定电流的大小。
铝电解电容的结构部件有负载电解片、电极、铝壳、接线箱和排气孔等。
负载电解片由多层铝箔、绝缘物和金属电极片组成,用于存储静电能量。
金属电极片和电容片被夹在密封壳内,用以阻抗夹紧装置对电容片的压力。
接线箱和排气孔用于将端子连接到电容片上。
铝电解电容的工作原理是,当夹紧装置施加制电势时,会使铝箔之间的空气分子产生相反的电荷,从而形成电极片上的静电能量,这样电容就可以吸收电路中的电压波动,同时保护电路元件不受外界环境的影响。
由于铝的导电性能优良,所以铝电解电容可以发挥出较高的抗干扰能力和阻抗能力,同时保持良好的稳定性。
除了能过滤掉电路中多余的电压波动外,铝电解电容还具有其他优点,如:体积小、重量轻、制造工艺简单、价格低廉、环境友好等。
因此,大多数电子产品中都会使用铝电解电容来解决电子电路中的波动问题,从而保证产品的可靠性和稳定性。
铝电解电容传统上主要用于电力电子领域,但随着新材料的出现,如碳纳米管等,在现代电子技术中越来越多地使用它来弥补传统电容器不能完成的任务,如高密度存储、低功耗、耐温和耐压等。
而且由于其五金行业的发展,铝电解电容可以很好地应用于钟表、家用电器等行业。
可以看出,铝电解电容的应用前景广阔。
由于其多方面的优点,铝电解电容在电子行业和五金行业广泛应用,促进了现代电子技术的发展,并有助于提升人们的生活质量。
未来,随着先进技术的发展,铝电解电容的范围将更广泛,其应用也将更加多样化。
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短路或断路可能是由于制造缺陷或使用不当造成,应检查电容器是 否有损坏,必要时更换。
06
铝电解电容器的未来发展与趋势
新材料的应用
1 2
新型电极材料
采用高导电性、高稳定性、低成本的电极材料, 如碳纳米管、金属复合材料等,以提高电容器的 性能和稳定性。
新型电解质材料
研发新型电解质材料,如固态电解质,以提高电 容器的耐压、耐高温性能和稳定性。
为法拉(F)。
额定电压
铝电解电容器能够承受 的最大电压。
漏电流
当施加电压时,铝电解 电容器中流过的微小电
流。
损耗角正切值
表示铝电解电容器能量 损耗的参数,越小表示
损耗越小。
03
铝电解电容器的制造工艺
铝箔的制造
01
铝箔的制造是铝电解电容器制造 的第一步,通常采用轧制和退火 工艺,得到具有特定厚度和物理 性能的铝箔。
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目录
• 铝电解电容器简介 • 铝电解电容器的工作原理 • 铝电解电容器的制造工艺 • 铝电解电容器的性能测试与评估 • 铝电解电容器的选用与使用注意事项 • 铝电解电容器的未来发展与趋势
01
铝电解电容器简介
定义与特性
定义
铝电解电容器是一种电子元件, 由铝制阳极和电解液组成,通常 与电解质一起封装在塑料或金属 外壳中。
结构
主要由阳极、电解质、绝缘材料和引 脚等部分组成,其中阳极是电容器的 主要部分,通常采用铝制箔片作为电 极材料。
02
铝电解电容器的工作原理
电容的基本原理
电容
由两个平行、相对的导电 板组成的装置,能够存储 电荷。
电容的单位
法拉(F),表示电容的大 小。
铝电解电容器简介演示
选型考虑因素
总结词
在选择铝电解电容器时,需要考虑多种因素,包括电 压、容量、内阻、损失、使用温度和寿命等。
详细描述
除了以上提到的性能参数外,还需要考虑电容器的工 作环境、电路拓扑、负载特性等因素。这些因素会影 响电容器的选型和适用性,因此需要在选择时进行全 面考虑。
05
铝电解电容器的市场趋势与发展动向
06
铝电解电容器的未来展望与挑战
新材料与新工艺的研发
研发更高效的电极材料
目前,铝电解电容器的电极材料主要采用电解铝,通过研发新的 电极材料,可以提高电容器的性能和稳定性。
探索新型电解质
电解质是铝电解电容器的关键组成部分,通过研发新型电解质,可 以改善电容器的性能和稳定性,并降低其成本。
强化生产工艺
市场需求与增长趋势
电子行业快速发展
随着电子行业的快速发展,尤其是智能手机、电动汽车、可再生 能源等领域,对铝电解电容器的需求持续增长。
高性能产品需求增加
客户对高性能、高可靠性铝电解电容器的需求不断增加,以适应电 子产品的高效、小型化和轻量化发展趋势。
新兴应用领域不断涌现
物联网、云计算、人工智能等新兴领域的发展为铝电解电容器提供 了新的应用前景。
环保法规对行业的影响及应对措施
01
环保法规的制约
随着全球环保意识的提高,铝电解电容器行业也面临着越来越严格的环
保法规制约。这包括限制使用有害物质、降低能源消耗以及减少废弃物
排放等。
02
采用环保材料
为了满足环保法规的要求,铝电解电容器生产商需要采用环保材料来制
造产品。这包括使用无毒或低毒的溶剂、不含有害物质的电解质以及可
技术创新与产品升级
材料与制造工艺创新
铝电解电容
铝电解电容铝电解电容是一种由纯铝片制成的电容器,主要用于滤波、补偿、限定、稳定电路电压等电子领域应用。
铝电解电容普遍用于汽车电子设备、机器人和系统自动控制、家用电器控制系统、通信设备、工业自动控制系统、音响设备等。
铝电解电容由电解质构成,由于电解质具有高度的电容量,因此具有较大的电容量,可以有效地减少电路中的频率,从而提高电路的性能。
电容的发热一般与电压级别和温度有关,所以选择合适的电压级别和温度也是很重要的。
铝电解电容的特点在于其体积小,重量轻,质量轻,具有很大的容量和稳定的性能,电容的储存能力可以在一定范围内发挥出来。
铝电解电容的结构一般由多层电解膜,金属片,一层薄膜组成。
其中电解膜由碳钢片和一定厚度的铝片组成,金属片可以选用铝、钢网等,薄膜由纸层和矿物油层构成。
铝电解电容的额定电容量和额定电压,被计算为电容空气介质介电常数的乘积,其特性取决于电容特性和介质介电常数。
铝电解电容在实际使用中由于温度、湿度等外部因素而表现出一定的变化,因此必须进行一定的测试以保证电容的可靠性和稳定性。
测试项目包括电容量测试、可靠性测试和温度敏感性测试等,只有在质量检测达到规定标准时,铝电解电容才能达到实际使用的要求。
铝电解电容的研发不仅是由于其高性能,而且是由于它的环保性能也十分出色。
由于电解质中没有任何有毒有害物质,在抛弃时不会对环境造成污染,因此它在电子行业中得到了广泛应用。
总之,铝电解电容具有较大的容量、体积小、重量轻、可靠性高,耐高温且环保性能好的特点,使其在电子行业非常受欢迎。
它在汽车电子设备、机器人和系统自动控制、家用电器控制系统、通信设备、工业自动控制系统、音响设备等的应用更是越来越多,可以说已经成为电子行业中必备的组成部分,为电子领域不断发展贡献了不可磨灭的力量。
铝电解电容器(2006.04)
1/ω C=ω L ;ω 2 =1/LC ;
2π f0=(1/LC)1/2 而对于其他类别的电容器来说,f0要大得多,钽电解可以在几
百K,金膜电容器可以在几百K~几十KK.
应用时主要关注的是铝电解在100KHz时的ESR值,它反映出高 频低阻抗铝电解的性能好坏,也体现出一个厂家技术水平。
2.7 纹波电流
■对于大功率变频器、UPS,周围器件对电容器的环境温度影响较小 ,象SCREW-TYPE电容器,考核寿命时将整机的环境温度作为电容器的环 境温度。
铝电解纹波电流降额 应用场合 电容器分类
SCREW-TYPE SNAP-IN 105℃
B级产品
220%额定值 220%额定值
A级产品
200%额定值 200%额定值 180%额定值 130%额定值
滤波
SNAP-IN 85℃ 200%额定值 RADIAL-LEAD 150%额定值
其它场合
100%额定值
2000-10000h ±20%
容量体积比
外形封装
较小
多次片状 0807 独石 0804
小
盒式封装 0803 环氧封装/ 外包 聚酯两端注环氧 圆柱型单端引脚
大
贴片式 0802 单端引脚环 氧封 轴向引脚
较大
圆柱型单端引脚 0801 轴向引脚 贴片式
单层瓷介 0805
1.4 各类电容器的容量分布比较
I
时间规定为5min.
t1
t
2.6 铝电解阻抗-频率特性
1 2 fL 2 fC
2
Z
ESR
2
Z(Ω)
XC ESR f0 f
XL
f0范围:几十~200KHz
铝电解电容器
电子元器件铝电解电容器电容器的机理与电气功能顾名思意,可以作这样的形象理解:所谓电容器(capacitor)就是能够储存电荷的“容器”。
只不过这种“容器”是一种特殊的物质——电荷(charge),而且其所存储的正负电荷等量地分布于两块不直接导通的导体板上。
至此,我们就可以描述电容器的基本结构:两块导体板(通常为金属板)中间隔以电介质(dielectric)。
即构成电容器的基本模型。
一般铝电解电容器的结构:铝电解电容器是由铝圆筒做负极,里面装有液体电解质,插入一片弯曲的铝带做正极而制成的电容器称作铝电解电容器。
它是一种用铝材料制成的电性能好、适用范围宽、可靠性高的通用型电解电容器。
国优名牌产品。
由中国振华集团新云器材厂最早研制、生产。
年生产能力10亿支。
产品有30种型号、数千个规格,广泛用于空调机、收录机、洗衣机、通信机等家用电器及电子整机、仪器、仪表的配套。
它是由阳极箔(含导针)、负极箔(含导针)、电解纸(含电解液)卷绕在一起,形成柱状卷芯,然后利用胶塞将卷芯密封在铝壳中,铝壳外面套以绝缘套管,套管上有电容器性能参数、极性、商标等标志。
其中负极箔多为纯铝轧成的光箔(即清水箔),而阳极箔为表面有很多微小坑洞的腐蚀箔,阳极箔上的三氧化二铝(Al2O3)起着电介质的作用,电解液(含浸在电解纸中)与负极箔共同组成电容器的负极。
它是一种用铝材料制成的电性能好、适用范围宽、可靠性高的通用型电解电容器。
国优名牌产品。
由中国振华集团新云器材厂最早研制、生产。
年生产能力10亿支。
产品有30种型号、数千个规格,广泛用于空调机、收录机、洗衣机、通信机等家用电器及电子整机、仪器、仪表的配套。
它是由铝圆筒做负极,里面装有液体电解质,插入一片弯曲的铝带做正极而制成的电容器称作铝电解电容器。
它的芯子是由阳极铝箔、浸有电解液的衬垫纸、阴极铝箔、天然氧化膜等重叠卷绕而成的,芯子含浸电解液后用铝壳和胶盖密闭起来就构成一个电解电容器。
铝电解电容学习资料
10. 编带 /Taping # 根据客户要求对制品进行 外部加工.
THE BEST CAPACITOR COMPANY OF CHINA
电性能
1.静电容量 (Cx)
■ 温度特性
-静电容量随温度和频率的变化而变化;
-铝电解电容器一般20℃,120Hz条件下 引加1.5~2.0V直流电压,0.5V左右的交 流电压测定其容量.
-损失角测定条件与容量测定条件相同,-
-在120Hz低频下测定电感系数与容量比 较非常小,因此忽略.其公式如下:
-如同容量一样随温度及频率变化,温度
上升则下降,频率下降则下降.
■ 频率特性
■ 简略回路
Xc
C
R
L
Tanδ= R/Xc=R/(1/ωC)=ωCR ω= 2πf (f=120Hz)
※ f=120Hz時忽略"L"
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故障原因分析
THE BEST CAPACITOR COMPANY OF CHINA
铝电解电容器应用电路
■ 电源回路
支流稳压电源一般采用开关控制方式,下图是比较有代表性的SMPS回路:
输入端滤波回路
输出端滤波回路
输
V
入
(A)
(B) 整
(Dielectric (Al2O3))
電解紙 (Separating paper)
Q = CV
C
=
ε
0
ε •S d
F
Q :電荷的量(C)
V :額定電壓 C :靜電容量 S :電極的表面積 d :電極間距離 ε:誘電率(7 ~10) ε0:眞空誘電率(比誘電率)
铝电解电容器简介
毛邊/ 毛邊/金屬粒子 氧化層缺陷 機械應力 機械應力 端子連接不良 特性衰退 熱應力 操作電壓過高 逆向電壓 漣波電流過大 氯離子污染 PCB清潔氯污染 PCB清潔氯污染 清潔氯 封口不良
漏電流增加 爆裂 漏液
The End
電容器技術研習資料
液態鋁電解電容器簡介
世昕企業集團 研發中心
內 容
何謂電容器 電容器種類 各類電容器特性比較 電容器之應用 液態鋁電解電容器構造及特性簡介 品管工程及不良模式分析
何謂電容器
定義:相對兩導體間存在著電氣絕緣體 定義 相對兩導體間存在著電氣絕緣體
金屬導體
⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕
ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ
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液態鋁電解電容器構造及特性 鋁電解電容器構造 鋁電解電容器製作程序 鋁電解電容器特性 壽命試驗 常用電解電容公式
鋁電解電容器構造(1) 鋁電解電容器構造
鋁電解電容器構造(2) 鋁電解電容器構造
鋁電解電容器製作程序
鋁電解電容器特性(4) 鋁電解電容器特性
漣波電流(Ripple Current)( ) )(RC) )(
在最高工作溫度及120Hz(or 100KHz)頻率下,電解電容器 ( 在最高工作溫度及 )頻率下, 可以承受之最高交流電流。 溫度/頻率補正係數 頻率補正係數) 可以承受之最高交流電流。 (溫度 頻率補正係數)
導電高分子 電容器
OS-CAP
各類電容器特性比較
特性 集積化 種類 液態鋁電解 電容 鉭電解電容 陶瓷電容 塑膠電容 有機半導體 電容器 導電性高分子 電容器
←◎○Δ╳→劣 註 : 優 ←◎○Δ╳→劣
铝电解电容器
电解电容器的技术资料电解电容器的知识电解电容器的生产过程1,电解电容器的构造腐蚀Etching 阳极和阴极金属箔是由高纯度的,很薄的只有0.02—0.1mm铝箔做成的,为了增加盘面积和电容量,与电解液接触的表面积的增加是通过蚀刻金属箔去溶解铝,使整个铝箔的表面形成一个高密度的网状的有几十亿个精细微管道的结构. 化成Forming 阳极箔上有电容器的电介质.电介质是一层很薄的铝氧化物,AL2O3,那是一个在阳极箔上的化学生长过程,这个过程叫“化成”. 这个电压是最后电容器额定电压的135%-200%. 阴极箔不用化成,它保持着很高的表面积和高密度的蚀刻模式. 氧化膜的耐电压不足和电解液自身的闪火放电都会造成短路. 卷绕Winding 电容元件的卷绕是一层隔离纸,一层阳极箔,另一层隔离纸和阴极箔.这些隔离纸防止箔之间接触形成短路,这些隔离物后来保留住电解液. 在卷绕铝箔芯子或卷绕过程中为后来连接电容器端子附上箔.最好的方法是通过冷焊,把箔焊上带子,冷焊可以减少短路失效,有更好的高纹波电流性能和放电性能. 内引出端面切口、与引出端铆接的箔条和电极箔剖面的切口都会有毛刺,从而造成相对电极间短路. 电容器发热芯包膨胀和安全阀打开时的压力冲击,芯包发生变形,导致电极间短路. 封口Sealing 电容元件被密封在一个罐子里. 为了释放氢,密封圈不是密闭的,它经常是压力封闭的即将罐子的边沿滚进一个橡胶垫圈,一个橡胶末端插销或滚进压成石碳酸薄板的橡胶. 太则紧密封会导致压力增加,太松则密封会因为电解液的可允许的流失而导致缩短寿命. . 2, 电容量电容量公差Capacitance Tolerance 电容量的公差是指可允许的电容量的最大值和最小值,用相对于额定电容量的百分数的增加和减少来表示,即ΔC/C. 电容量的温度特性Capacitance Temperature characteristics 电容量随温度的变化而变化.这个变化的本身很小程度上是依赖于额定电压和电容的尺寸的. 从25℃到限制的最高温度电容量的增加量小于5%. 大部份电容在-20℃至-40℃時,容值下降很快, 对於標稱-40℃的產品,在-40℃時低压的电容,电容值一般下降20%,高压电容下降40% . 对于额定温度为-55℃的电容,在-40℃时电容值的下降量一般小于10%,在-55℃时电容值的下降量一般小于20% . 电容量的频率特性Capacitance frequency characteristics 等效电容值随频率的增加而降低.根据电容量自谐振频率一般低于100kHz. 電容量和電壓關係Capacitance vs Voltage 例如: 如果我们有一个20V 1.2F 尺寸为3×8.63的电容器,我想用400V 同样尺寸的电容器去代替,那我们选用的容量是多少? 1.2×(400/20)1.5=13000uF --- 0.013F@400V 即:C1*V1^1.5=C2*V2^1.5 3,电压额定DC电压Rated DC voltage 额定直流电压时标示在电容上的电压,它是包括纹波电压的最大峰值电压,这个电压可能在额定温度范围内在端子之间持续的被供给.较高额定电压的电容可能代替较低额定电压的电容所只要外形尺寸,DF和ESR的额定值是兼容的. 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. 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.但是这个说法的前提是“远低于额定工作电压”,综合一些长期的实践经验来看,选取额定工作电压标称值的2/3左右为正常工作电压,是比较合理的. 额定浪涌电压Rated surge voltage 额定浪涌电压是最大的直流过电压,即25℃时时间不超过30秒偶然的间隔不少于5分钟电容可能承受的的电压. 浪涌电压的测量Surge voltage measurement 在正常的室温下给电容通过一个1000Ω±10%的电阻加上额定浪涌电压(如果电容量是2500uF或更高,则使用2500,000/CΩ±10%的电阻,C是电容单位是uF).循环加电压1/2分钟开接着41/2分钟关,当处于关状态时,每个电容通过充电电阻或等效电阻放电.重复循环120小时.公布测试的必要条件是为了DCL,ESR,DF满足最初的条件,且没有机械损坏或电解液的泄漏的迹象.没有小滴或可视的流动的电解液残留物是允许的. 瞬态过压Transient over-voltage 铝电解电容一般能承受限制能量的非常高的瞬态过压. 超过电容浪涌电压额定值50V以上的应用将造成高的漏电流和固定电压工作模式就像齐纳二极管的反向击穿. 如果电解液不能承受电压的压力,电容可能损坏短路,但是即使电解液能承受电压的压力,这种操作模式也不能维持很长时间,因为由电容所产生的氢气和压力的积累将造成损坏. 冗余电压铝电解电容器先充电,再放电,而后将引线短接,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. 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,尔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天~20天时达到峰值,然后逐渐降低,再生电压有随着元件变大而增大的趋势. 如果电容器在产生再生电压后,两端子短路,瞬间高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被击穿的危险,预防出现这种情况的措施是在使用前加100ohm~1Kohm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放电. 极性-反向电压Polar-Reversed Voltage 在电路设计和安装时要检查每一个电容的极性.在电容上会标示极性.尽管电容能持续承受1.5V的反向电压,超过这个值就会因为过热,压力过大或介质损坏而损坏电容.这会造成相关联的开路或短路故障和电容压力释放口的破裂. 充电-放电Charge-Discharge 铝电解电容没有被设计成可以频繁快速的充电和放电,频繁快速的充电和放电会使电容因为过热,压力过大或崩溃而损坏,随后的故障是开路或短路. 对于充电-放电的应用使用电容设计成这种应用,不要超过制造商所建议的放电速率. 电压分配Voltage Sharing 在充电期间,每个串联电容的电压与实际的电容量的倒数成正比.但是达到最终电压时,每个电容上的电压与电容的漏电流的倒数成正比.当然串联回路上所有的漏电流是相同的,趋向于更高漏电流的电容将获得比较小的电压.因为漏电流随所提供的电压的增加而增加,较低的电压会造成较高的漏电阻抗,使电压趋向相同.测试高压母线上的串联电容,供给电容多出额定电压两倍的10%的电压,在整个温度范围内显示出良好的电压分配, 没有电容电压曾经超过其额定值. 电压的降额Voltage Derating 电压的降额用百分比来表示,即给定电压小于额定电压的百分比,如一个450V的电容工作在400V将有11%的电压降额. 如用至少高于额定电压135%的化成电压和85℃的额定或更高温度鋁箔所制作的铝电解电容器,不需要过多的电压降额,降额可持续增加工作寿命. 在应用中,在温度小于45℃时工作不需要降额. 高于75℃,10%的降额是足够的. 对于更高的温度和高的纹波电流,15% 或20%的降额是合适的. 军事和空间的应用使用50%的电压降额. 在正常室温下,照相闪光(photoflash)电容可以在满额定电压下被使用,因为它们是为这样的职责而设计的. 至少10%的电压降额对于频闪(strobe)电容有好处,因为它们连续工作会使它们变热. . 例如: 如果我们有一个20V 1.2F 尺寸为3×8.63的电容器,我想用400V 同样尺寸的电容器去代替,那我们选用的容量是多少? 1.2×(400/20)1.5=13000uF --- 0.013F@400V 即:C1*V1^1.5=C2*V2^1.5 V1^1.5之间的符号意为 1.2×(400/20)1.5=13000uF --- 0.013F 400V 即:C1*V1^1.5=C2*V2^1.5 1.5全部是指数. .4,温度工作温度范围Operating Temperature Range 它是环境温度范围,在这个温度下电容被设计能持续工作. 很大程度上化成电压决定了高温限制值. 低温限制值很大程度上由电解液的低温电阻系数所决定. 105 ℃等级的化成电压要高于85 ℃.所以105 ℃等级的电容比85 ℃的电容具有更长的寿命或更高的承受纹波电流的能力. . 5, 纹波电流纹波电流Ripple Current 纹波电流是流进电容的交流电流.之所以称为纹波电流是因为其所关联的依附在电容的直流偏置电压上的交流电压的行进就像水上的纹波一样. 纹波电流使电容发热,太高的温升将使电容超过它的最大可允许管芯的温度而很快损坏,但是工作于接近最大允许管芯温度将大大缩短预期的寿命. 最大可允许的纹波电流决定于多大可被允许且仍能满足电容的负载寿命指标.对于铝电解电容工作于最大允许管芯温度其负载寿命指标典型值是1000到10,000小时.即六个星期到一年零七个星期,对于大多数的应用这个时间都太短了. 纹波电流的技术规格Ripple current specification 纹波电流是由在额定温度下获得希望的温升所决定的. 通常额定温度为85℃的电容允许的温升是10℃,最大允许管芯温度是95℃. 通常额定温度为105℃的电容允许的温升是5℃,最大允许管芯温度是110℃. 纹波电流额定值通常假定电容是对流冷却,整个罐子与空气接触.0.006W/℃/in2的对流系数是假设温升是从空气到外壳,管芯温度假设与外壳温度相同. 功率损耗等于纹波电流的平方乘以ESR , ( P=I (square)*R) .通常使用25℃,120Hz的最大的ESR,但是既然ESR随温度的增加而减少,所以可使用低于最大ESR的值去计算功率损耗. 这有一个例子,对于4700uF,450V,直径为 3 inch(76mm),长为55/8 inchs(143mm) 的罐型电容,其25℃,120Hz最大的ESR是30mΩ,假设你想要这种电容纹波电流额定值.罐型的面积-不包括端子末端-是60.1in2 (388mm2).热导系数是(0.006)(60.1)=0.36W/℃.对于10℃的温升,外壳可能损耗3.6W.所以对于最大的ESR是30mΩ可允许的纹波电流是11A.(3.6=I square x 0.03) 像这个例子里的大的罐型电容忽略了从外壳到管芯的温升就会严重的夸大了纹波电流的容量. 纹波电流的温度特性Ripple current temperature characteristics 对于工作温度小于额定温度额定纹波电流会增加.在技术指标中会显示增加量.一般增加量决定于最大管芯温度(Tc),额定温度(Tr)和环境温度(Ta)即: 纹波温度增量=[(Tc- Ta)/ (Tc- Tr)]1/2 高的纹波电流会使工作寿命小于预期寿命,因为电容时间越长其ESR越大对于相同的纹波电流发热量会增加.这加速了磨损. 纹波电流的频率特性Ripple current frequency characteristics 工作频率不是120Hz时,要校正额定纹波电流.在技术指标中会显示增加量.通常增加量决定于预期随频率的变化的ESR,但是就像上面所讨论的,ESR是温度,电容量,额定电压和频率复杂的函数.所以很难产生一个精确模拟其对频率依赖的纹波-频率的增量表.对于高纹波电流的应用要确认在你感兴趣的频率下的ESR,并计算总的功率损耗. 电解电容器的寿命还与电容器长时间工作的交流电流与额定脉冲电流(一般是指在85℃的环境温度下测试值,但是有一些耐高温的电解电容器是在125℃时测试的数据)的比值有关.一般说来,这个比值越大,电解电容器的寿命越短,当流过电解电容器的电流为额定电流的3.8倍时,电解电容器一般都已经损坏.所以,电解电容器有它的安全工作区,对于一般应用,当交流电流与额定脉冲电流的比值在3.0倍以下时,对于寿命的要求已经满足 . 实际上d的变化范围在5%—20%之间,它造成纹波电流大小约是电容直流输出电流,的2-4倍.D的选择对电容器的影响很大,一个比较小的d值和高峰值的冲点线路能够产生一个比较大的纹波电流值.纹波电流和d的关系可在中看到,根据ESR和频率的关系,变换d将会导致电容的能耗,这个能耗正比于纹波电流,或正比于纹波电流的平方,或者是着两个值中的某一点. 涟波电流对于石机的滤波电路来说,是一个很重要的参数.涟波电流Irac 是愈高愈好.他的高低与工作频率相关,频率越高Irac越大,频率越低Irac越小.传统的认为我们需要在低频时能够有很高的涟波电流,以求得到良好的大电流放电特性,使的低频更加结实饱满富有弹性,以及良好的控制驱动特性;实际上在高频时高的涟波电流对音色的正面帮助也很大,可以使高频有更好的延伸和减小粗糙感. 在我们现有的摩滤波电容的文章中,推荐的大部分电容都是日本货,比如说elna,红宝石,nichicon(篮精灵),当然还有日本化工等品种,由于我们一入道就接触这些电容,因此先入为主的我们就认为这些电容就是最好的电容.当然,玩胆机的朋友,眼界更为开阔,他们决不轻易使用这些日本货,而是想方设法地去寻找欧美货.根据本人这些年的实践来看,在上面的那些日本货中,除了ENLA的极少数品种和欧美品种和能有一拼外,其他的品种根本不是欧美货的对手. 在胆机用滤波电容中,美国的cornell dubilier的效果不错,它的直径是35mm,高度要比日本货高一倍,但是相同耐压的RIFA电容的直径是75mm,无法安装.cornell dubilier电容的脚是2个较粗的接线柱,通过螺丝固定,而很多日本产品是四个脚,直接焊接,因此在替换的时候仍然比较麻烦 . 6,等效串联電阻ESR 等效串联电阻Equivalent Series Resistance 等效串联电阻(ESR)是一个单一的电阻值,它代表了所有的电容的欧姆损耗与电容相串联. 用于DC/DC开关稳压电源输入滤波电容器,因开关变换器是以脉冲形式向电源汲取电能,故滤波电容器中流过较大的高频电流,当电解电容器等效串联电阻(ESR)较大时,将产生较大损耗,导致电解电容器发热.而低ESR电解电容器则可明显减小纹波(特别是高频纹波)电流产生的发热. 电解电容器ESR较低,能有效地滤除开关稳压电源中的高频纹波和尖峰电压. ESR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. ESR的测量ESR measurement 对于铝电解电容,是在25℃时测试在一个测量桥式电路中等效串联电路中的电阻值作为ESR的值,测量桥式电路用120Hz没有谐波含量最大AC信号电压为1Vrms没有正向偏置电压的电源来供电. ESR的温度特性ESR Temperature characteristics ESR随温度的的增加而降低. 从25℃到限制的最高温度ESR大约降低35%到50%. 但是在限制的最低温度时ESR的增加超过10倍. 对于额定温度为-20℃或-40℃的电容,在-40℃时ESR的增加超过100倍. ESR的频率特性ESR Frequency characteristics 像DF一样,ESR随频率而变化.重写一次上面DF的公式,ESR可由下面的公式来模拟: ESR=10,000(DFif) /2лfC +ESRhf 用ESR来表示,在低频时ESR随着频率的增加稳定的下降, 关电源的体积不断缩小,能量转换效率不断提高,使得开关电源的工作频率不断提高(从20kHz到500kHz,甚至达到1MHz以上),导致其输出部分的高频噪声加大,为了有效滤波,必须使用超低高频阻抗或低等效串联电阻(ESR)的电容器. D.3 损耗因数- Dissipation Factor(DF) Tan& (损耗角正切) 在等效电路中,等效串联电阻ESR同容抗1/wC 之比称为Tan& ,其测量条件与电容量相同. Tan&=R(ESR)/(1/ wC)= wC R(ESR) 其中:R(ESR)= ESR(120HZ) w =2 X 3.14 f F= 120Hz Tan& 随着测量频率的增加而变大,随着测量温度的下降而增大. 损耗因数是测量损耗角的正切值并用百分数来表示.损耗因数也是ESR同容性电抗的比值,因此与ESR有关,用公式表示: DF=2лfC(ESR)/10,000 DF是用百分数表示的没有单位的数值,测试频率f的单位是Hz,电容量C的单位是Uf,ESR的单位是Ω. DF的测试DFmeasurement DF的测试是在25℃用120Hz没有谐波含量最大AC信号电压为1Vrms没有偏置电压的电源来供电下完成的.DF的值与温度和频率有关. DF的温度特性DF Temperature characteristics 损耗因数随温度的升高而降低.从25℃到最高温度限制值时DF大约降低50%,但是在最低温度限制值时,DF增加超过10倍.额定温度为-55℃的更好的器件的DF值在-40℃时增加量不到5倍. DF的频率特性DF Frequency characteristics、损耗因数在高频时随频率的变化而变化.DF用以下的公式来模拟: DF=DFif+2лfC(ESRhf)/10,000 DF是用百分数来表示的总的损耗因数,DFif是用百分数来表示的低频的损耗因数,ESRhf是高频时的ESR单位Ω,f是测试频率单位Hz,C是测试频率下的电容量单位uF.DFif是由功率损失所造成的,功率损失是由在铝氧化介质的分子排列方向的电场所产生的.ESRhf是由在薄膜,连接器和电解液/隔离物垫上的阻性损耗所造成的.电解液/隔离物垫上的电阻值经常起主导作用,它的电阻值随频率变化很小.DFif的范围大约是从1.5%到3%.ESRhf的范围是从0.002到10Ω,随温度而降低. 上面DF的公式表明DF在低频时是个常数,在交越频率处跨越到降低的DF和固定的ESR,交越频率与电容量成反比.因此高电容量的电容其交越频率就低.随着频率的增加高电容量的电容比低电容量的电容DF降低的更多. 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,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. 含浸Impregnation 电容器元件注入电解液,浸透纸隔离物并且渗透到蚀刻管道里.注入的方法可能会涉及到器件的浸入和真空压力周期的应用不管使用或不使用加热,或者在小单元情况下仅仅是简单的吸收.电解液是根据电压和工作温度范围用不同的公式表示的成分的复杂混合物.其基本的成分是具有可溶性和可导电性的盐-一种溶解物-以产生电的传导.普通的溶剂是乙烯乙二醇(EG), 二甲基的甲酰胺(DFM)和微克丁内酯(GBL).普通的溶解物是铵硼酸盐和其它的铵盐.EG典型应用于额定值为-20℃或-40℃的电容.DFM和GBL经常应用于额定值为-55℃的电容. 在电解液里水起很大的作用.水增加了导电性因此减少了电容的阻抗.但是它降低了沸点因而妨碍了高温性能,减少了贮藏寿命.占几个百分点的水是必要的,因为电解液要维持铝氧化物电介质的完整性.当漏电流流动时, 水被分解为氢和氧,氧被附着在阳极金属薄片上通过增加更多的氧来复原漏电流地点.氢通过电容的密封橡胶溢出. . 7,漏电流DCL漏电流DC Leakage Current(DCL) DC漏电流是指在给定的额定电压下流过电容的直流电流值.漏电流的值依赖于给定的电压,充电周期和电容的温度. 电容器的介质对直流电具有很大的阻碍作用. 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. 测试温度和电压对漏电留具有很大的影响. 漏电流会随着温度和电压的升高而增大DCL的测试方法DCL Method of measurement 漏电流的测量是在25℃的温度下,提供额定电压并通过1000Ω的保护电阻同测量电路中的电容相串联.加电压5分钟以后,漏电流没有超过规格所给定的最大值. 铝电解电容都存在漏电的情况,这是物理结构所决定的. 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. 选用更高耐压的品种也会有助于减小漏电流. 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. 而漏电流值大小的控制是电容器三个参数中的重点,漏电流值大小是判断电容器质量的一个重要标志. 影响铝电解电容漏电流值的主要因素有: (1)所用原材料的纯度情况, 包括正极箔的含杂质情况, 负极箔纯度、去离子水的纯度, 电解纸的杂质含量以及其它结构材料、密封材料等等 . (2)工作电解液的成分、粘度、P H 值、比电阻 . (3)工作和贮存环境的影响 . (4)电容器生产的环境和制造工艺的控制, 特别是老炼工艺, 电容器内部氧化膜的修补过程等 . 把相同容量的电解电容按照额定承受电压进行充电,放置一段时间后再检测电容器两端的电压下降程度.下降电压越少的漏电流就越小.DCL的温度特性DCL Temperature characteristics 随温度的增加而增加DCL的测试方法DCL Method of measurement 漏电流的测量是在25℃的温度下,提供额定电压并通过1000Ω的保护电阻同测量电路中的电容相串联.加电压5分钟以后,漏电流没有超过规格所给定的最大值.把相同容量的电解电容按照额定承受电压进行充电,放置一段时间后再检测电容器两端的电压下降程度.下降电压越少的漏电流就越小. DCL的电压特性DCL Voltage characteristics 漏电流的值随着提供的电压的降低会迅速的减少. . 8,外部气压External Pressure 对于固体电解液的电容没有关联.铝电解电容能在80000英尺(20320m)和3kPa低的气压下工作.最大的空气压力依赖于尺寸和电容的类型.超过最大值会通过压坏外壳,打开压力释放口或产生一个短路电路使电容损坏. . 9,电感Inductance 电感是等效串联电感,对于温度和频率相对独立.对于SMT典型值的范围是从2到8nH,对于径向引线的类型其典型值的范围是从10到30nH,对于螺丝端子的类型其典型值的范围是从20 nH到50nH,对于轴向引线的类型其典型值高达200nH.这些低的值是通过制表区域和介质接触几何学的固有的低的电感量所获得的.电容元件具有小于2nH的典型的电感量. CDE 电感的简单计算公式: ( 直径/2) +5 < 电感(nH)< 直径-8 . 10,绝缘和接地Insulation and Grounding 非固态电解液铝电解电容的铝外壳通过与电解液接触与负极相连.所产生的绝缘电阻从几个欧姆到几千个欧姆.对于轴向端子的电容和扁平组件封装外壳与负极端子连接.如果同外壳接触的器件有一定电平而不是负极端子,使用带绝缘套的电容. 塑料绝缘(UL224VW-1 )能承受3000Vdc或2500Vac,60Hz1分钟,电压加在外壳和一个1/4英寸宽围绕绝缘套的金属薄膜之间.给电容安装上满意的尼龙螺母和间隔孔. 在薄膜和电容外壳之间加电100V 2分钟以后,绝缘电阻不小于100MΩ. . 11,平衡电阻Balancing Resistors 在额定温度时,串联的两个电容漏电流的差异能被估计为0.0015CVr单位是uA,C是额定电容量单位是uF,Vb是通过两个电容的电压单位是Vdc.使用这种估计数值,使用下面的公式来为每个电容选取平衡电阻的值. R=(2Vr-Vb)/(0.0015CVr) R使平衡电阻单位是MΩ,Vr是你想要加在每一个电容上的最大电压,Vb是通过两个电容的最大母线电压. 对于三个或更多的电容串联可使用下面的公式,n是串联电容的个数: R=(Vr-Vb/n)/(0.00075CVr) 当两个电容串联时,电压的分配很少使用平衡电阻.在使用平衡电阻作为电压放电以前,应考虑到不使用平衡电阻通常会增加系统的可靠性因为不使用平衡电阻可降低电容周围的温度,除去比电容可靠性低的元器件就意味着保护.作为替代,使用相同生产的一批电容以确保相同的漏电流或使用更高的额定电压以允许不同生产商的电容电压的不均衡.确保串联的电容有相同的热的环境. 12,放置寿命Self Life 存储5到10年以上的铝电解电容可能会增加DC漏电流.在使用之前检查DCL是否满足应用的需要.经过1,000Ω的电阻加上额定电压30分钟来重新限定高DCL个体的条件. 存储寿命是测量电容如何维持长时间的存储尤其在高温下.为了测试存储寿命,将电容放在一个炉中,设置存储寿命测试温度为-0+3℃作为存储寿命测试周期.完成实验在25℃下稳定电容24h或更长时间.提供额定电压30分钟,确认测试后的限制值.如果没有另外的指标,则电容量,DCL和ESR将满足开始的要求. (1) 在温度为5~30℃,湿度为75%以下的室内储存(2) 不要保存在组装使用中禁用的环境及同等条件下. 13,母线结构Bus Structure 当电容并联时,在头脑中要用这些特性来设计连接母线.最小串联电感量需要一个薄片状的母线或带状的结构.例如,用电路板的一块地方来连接所有电容的正极,用另一块地方来连接电容的所有的负极.对于每一个电容的线路阻抗将是相等的以确保相同的电流分流.尽管对于低频纹波,纹波电流在电容之间的分配与电容量的值成正比,但是高频纹波电流的分配与ESR的值和线路阻抗成正比. . 14,振动Vibration 铝电解电容一般能承受10g的振动力.在技术指标中会给出限制值.调整过程使振动力小于单个类型的技术指标所要求的值. 为了测试振动阻抗,将电容固定在振动平台上,是电容承受一个简单的谐波运动即最大的峰峰幅值是0.06英寸最大的加速度根据给定是10g或15g.在10到55 Hz之间线性的改变振动频率.在1分钟内通过整个的频率范围. 除非另外指定,在与电容轴向平行的运动方向上振动电容1.5个小时,然后放置电容使其运动方向与轴向相垂直,再接着振动1.5个小时.在最后的1.5个小时测试时,将电容同整流桥相连观察3分钟的周期. 在接下的实验中当用手晃动时,在容器内电容元件将没有明显的松动.当然在3分钟的观察周期内,电容也没有断断续续连接或短路的迹象. . 15,自谐振频率Self-resonant Frequency 自谐振频率是当容性阻抗(1/2лfC)等于感性阻抗(2лfL)时的频率.因为在这个频率上,容性阻抗与感性阻抗相位相差180度,两个电抗相减,剩下的阻抗就是纯阻性的,且等于ESR. 高于自谐振频率器件是感性的.铝电解电容的自谐振频率典型发生在小于100kHz.自谐振频率等于1/[2л(LC)^1/2].基于120Hz的电容自谐振频率要高于预期的频率,因为电容量是随频率的增加而减少的,而温度的增加会阻止电容量的降低所以它会随温度的增加减少. . 16,压力释放口Pressure-Relief vent 在非固态电解液的铝电解电容工作时,气体的压力一般会增加.这种气体。
铝电解电容介绍
铝电解电容器介绍电解电容器是指在铝、钽、铌、钛等阀金属(ValveMetal)的表面采用阳极氧化法(AnodicOxidation)生成一薄层氧化物作为电介质,以电解质作为阴极而构成的电容器。
电解电容器的阳极通常采用腐蚀箔或者粉体烧结块结构,其主要特点是单位面积的容量很高,在小型大容量化方面有着其它类电容器无可比拟的优势。
目前工业化生产的电解电容器主要是铝电解电容器(Aluminiumelectrolyt iccapacitor)和钽电解电容器(Tantalumelectrolyticcapacitor)。
铝电解电容器以箔式阳极、电解液阴极为主,外观以圆柱形居多;钽电解电容器采用烧结块阳极,阴极采用半导体材料二氧化锰,外形多为片式(chiptype),适应于S MT技术需求的SMD。
铝电解电容器的结构特点铝电解电容器的芯子是由阳极铝箔、电解纸、阴极铝箔、电解纸等4层重迭卷绕而成;芯子含浸电解液后,用铝壳和胶盖密闭起来构成一个电解电容器。
同其它类型的电容器相比,铝电解电容器在结构上表现出如下明显的特点:(1)铝电解电容器的工作介质为通过阳极氧化的方式在铝箔表面生成一层极薄的三氧化二铝(Al2O3),此氧化物介质层和电容器的阳极结合成一个完整的体系,两者相互依存,不能彼此独立;我们通常所说的电容器,其电极和电介质是彼此独立的。
(2)铝电解电容器的阳极是表面生成Al2O3介质层的铝箔,阴极并非我们习惯上认为的负箔,而是电容器的电解液。
(3)负箔在电解电容器中起电气引出的作用,因为作为电解电容器阴极的电解液无法直接和外电路连接,必须通过另一金属电极和电路的其它部分构成电气通路。
(4)铝电解电容器的阳极铝箔、阴极铝箔通常均为腐蚀铝箔,实际的表面积远远大于其表观表面积,这也是铝质电解电容器通常具有大的电容量的一个原因。
由于采用具有众多微细蚀孔的铝箔,通常需用液态电解质才能更有效地利用其实际电极面积。
(5)由于铝电解电容器的介质氧化膜是采用阳极氧化的方式得到的,且其厚度正比于阳极氧化所施加的电压,所以,从原理上来说,铝质电解电容器的介质层厚度可以人为地精确控制。
铝电解电容器简介
铝电解电容器(ALUMINUM ELECTROLYTIC CAPACITOR)之定议:以高纯度之铝金属为阳极, 于其表面使用阳极氧化所形成的氧化薄膜(oxide film) 作为电介质(dielectric medium), 使液体之电解质密接于氧化薄膜, 另与阴极铝箔所构成之有极性电容器. 但也可将两个阳极组合起来, 而构成无极性电解电容器或交流用之电解电容器.铝电解电容器之优点与用途因铝电解电容器具备了体积小, 容量大且价格低廉等优点,故被广泛的使用于电子机器的旁路(by-pass), 耦合回路(coupling), 喇叭系统的纲路(net-work), 闪光灯, 马达起动, 连续交流等回路. 尤其近来主要材料的质量提升, 制造技朮的进步及完美的质量管理. 铝电解电容器更广泛的使用于民生电器用品及各种产业用电器. 以目前铝电解电容器使用最多的产品分别为主机板, 监视器, 电源供应器, CD, VCD, DVD音响, 电视机, 无线通讯, 录像机, 电话机, 数据机等产业.铝电解电容器之前途及发展趋势由于铝箔电蚀与化成技朮的突飞猛进, 加以铝电解电容器具有体积小, 容量大及价格低的优点, 近十年来铝电解电容器的需求量成长快速惊人, 往后的成长也必定不差.铝电解电容器的未来发展将走向小型化大容量, 长使用寿命及高苹低阻抗耐高纹波(ripple current)化.铝电解电容器的基本构造铝电解电容器的基本构造如下图:铝电解电容器所构成的组件如下:电容器素子(capacitor element)将已铆钉导线端子的阳极铝箔(正箔)与阴极铝箔(负箔) 中间夹入两张宽度比铝箔稍宽之隔离纸, 且卷绕在一起, 并于末端以浆糊或粘着胶带粘住之制品. 最初先在滚动条上卷绕数层隔离纸, 然后再分别夹入正箔与负箔并一起卷绕至需要长度为止. 素子的最外层是隔离纸,再而是负箔, 隔离纸,正箔.素子的构成组件1.阳极铝箔(Anode Foil)又称正箔, 铝纯度在99.9%以上, 厚度大约为40~105um, 皆需于电蚀后以化成处理使表面生成一层氧化膜.2.阴极铝箔(Cathode Foil)又称负箔, 铝纯度在99.4%以上, 厚度大约为15~60um 除特殊用途外一般都不施行化成处理, 但却施行安定化处理, 以表面也有一层薄膜存在.3.电解纸或称隔离纸(Separator Paper)介于电解电容器阳极与阴极之间, 保持电解液充分之量, 防止两极发生短路等为其目的所用之纸张.就电解电容器构成原理而言, 只要有阳极,阴极及其中间之电解液即可. 但是在实际生产制造场合务需使阳极与阴极尽量靠近配置才行, 其主要理由仍为两电极间的距离如果太远, 则其间的电阻将使电容器成品之损失显著增大, 同时两极间如果仅注满电解液, 则外壳就必须为完全水密性, 而完全的水密性是极端困难的构造. 所以就有开发了在两极夹入含浸过电解液之多孔质电解纸的电容器2此种方法, 不仅能使两极在不发生短路情况下尽量接近, 而且电解纸可以充分吸收稍有粘度的电解液, 电容器外壳的水密性就不必过分严苛电解纸之制造用材料主要为植物纤维, 植物纤维中以牛皮纸(Kraft )和马尼拉麻(Manika Hemp)之使用量最大. 牛皮纸非常强韧而便宜, 然因其纤维比较扁平, 以致电解液含浸后之电流通路较长, 电阻大仍为其缺点. 马尼拉麻之纤维形状比牛皮纸稍接近园形, 以致电流通路较短, 电阻较小, 但价格较高, 另外牛皮纸与马尼拉麻之混抄之电解纸也广泛被采用. 一般电解电容器均依其规格规定中之电容量, 电压与电阻之要求来选用上述电解纸.4.导线端子或称导针(Lead Wire)橡胶封口构造之电解电容器均使用导线端子为做外部端子-----将铝线与CP 线以高周波焊接后再将铝线的一端压扁后完成.(1)CP线结构系钢心, 铜皮镀锡后完成.(2)铝线系采用高纯度的铝线制作, 纯度越高的铝线所制成的导线端子, 由于其延展性佳, 与铝箔嵌钉后其开出来的花瓣完整, 阻抗效果佳.铝线的纯度分类如下:G1:纯度90%以上G2:纯度99%以上G3:纯度99.9%以上G4:纯度99.99%以上一般导线端子所使用的铝线应是G3级●电解液(Electrolyte)电解电容器系由阳极, 阴极及介于两者中间的电解液所构成. 电解液从基本动作原理而言, 系指由溶剂与溶于该溶剂之后能供给离子之电解质所构成.基本上电解液由如下数项特性之成分所组成.1.化成性优良之弱酸;2.能够与酸中和至适当PH值(一般PH值于6-7之间微酸性), 且能降低电阻系数之碱;3.能够溶解酸与碱获致适当粘度, 以提高其安定度,并改善其温度效果之溶剂;4.能够与上述溶剂互溶, 使电解质产生大量离子之少量水分;5.某种特性改善用添加物.以上第3. 4两项称为溶剂, 目前最广泛被使用的溶剂是乙二醇(Ethylene Glycol 简称EG).使用乙二醇为溶剂之电解液称为乙二醇(或EG)系列电解液. 以上其余1.2.5项称为溶质.一般电解液的规范中均有述明酸碱值(PH Value), 火花电压(SparkTehsion),导电度(Conductivity)之电化等特性及适用工作电压范围与适用使用温度等数据供选择使用.●封口橡胶(Rubber Bung)使用封口橡胶之目的:1.保持端子相互间及端子与外壳间之绝缘;2.可藉机械方式将端子确实压紧;3.电容器素子与外界隔离及防止电解液漏出与蒸发.为了能够达到上述要求以配合电容器之极限使用温度起见, 封口橡胶必须具备之性质如下:(1)不受电解液腐蚀, 且不会与电解液作用或析出氯化物等杂质.(2)长时间使用于电容器之极限使用最高温度与最低温度状态下都不变质;(3)电气绝缘性及气密性良好;(4)具有适当弹性与硬度. 封口后在相当压力下电解液不会漏出, 蒸汽也不会逸出, 且与外壳能够密切结合不会发生松动.同时, 除了需能完全满足上述要求之外, 尚需价格适当而低廉才行.●铝壳(Aluminum Sase)普通电解电容用外壳皆以AL99%纯度之铝板冲压而成, 主要特点是价格柢,加工性良好, 不受电解液腐蚀, 不污染电解液, 能承受颇高的内压力且厚度重量皆小以及热传导性良好, 便于散热. 为安全起见, 电容器直径在8Ø(含8Ø) 以上者, 其铝壳一律加设铝壳防爆孔.●外壳套管(Sleeve)基于规格识别及外壳绝缘的理由, 一般用途之电容器几乎都包有胶膜套管, 普通电容器用氯乙稀胶膜套管(Polyving chloride Tube , PVC Tube)都能随温度之升降而收缩.PVC材料之套管耐热性较差, 很容易劣化, 所以不可视为完全绝缘体, 因而如果厂商有特别强调绝缘特性时, 应与厂商协调使用更可靠的材料.铝质电解电容器之生产制造流程:铝质电解电容器系利用铝箔, 经与导针钉接后再与电解纸卷绕成为素子,再经过电解液的含浸后与封口橡胶, 铝壳组立并外加胶管后完成电容器的本体, 再经老化充电选别后完成成品.制造流程图如下:51. 电极铝箔及电解纸之裁切电极铝箔及电解纸通常首先依设计决定之尺寸整卷裁切成需要宽度并重新卷绕在一起以备钉卷后工程之用. 电极铝箔整箱的宽度是500mm, 但由于两边箔边无法使用, 故各切除10mm, 故实际可用宽度是480mm再依照所需宽度安排裁切刀后进行裁切.使用设备: 分切机(Slitter)2. 电极铝箔与导线端子之钉接裁切完成之电极铝箔通常都先以设计决定之电极长度分别在正负极铝箔钉接机上依次加以钉接导线端子后重新卷绕在一起, 再将钉接的导线端子之卷筒铝箔放入卷绕机中制造素子.电极铝箔与导线端子的钉接在电容器的制造上是一项非常重要的工序, 其钉接连接部分简单构成原理如下:[铝片与铝片之电气上确实连接务需在两金属片之接触而相互之间形成金相结合]电极铝箔与导线端子之铝扁部(一般称为导线端子之A部) 之连接一般皆施以嵌钉法. 系将拟连接之两金属片重搭之后, 以浮花钢冲穿孔, 再将生成之孔边毛头弯曲挤压成花瓣的方式形成确实的连接部. 此种方式只冲的形状适当就可形成小型的冷焊部达到上述金相结合的目的.此种连接部分部形成的优良与否可以量测电极铝箔与导线端子的接触电阻的大小来判定.一般电极铝箔与导线端子的嵌钉处有2~5处, 通常视铝箔的宽度来决定.使用设备: 正负极铝箔钉接机(Stitching Machine)3. 素子之卷绕将已铆钉导线端子的阳极铝箔(正箔)与阴极铝箔(负箔)中间夹入两张宽度比铝箔稍宽之电解纸且卷绕在一起, 并于末端以浆糊或粘着胶带粘住. 最初先在滚动条上卷绕数层电解纸然后再分别夹入正箔与负箔并一起卷绕至需要长度为止. 素子的最外层是电解纸, 再而是负箔,电解纸, 正箔.素子的卷绕首先需注意正箔与负箔必需正确对准, 整齐卷绕. 如果正负极铝箔卷绕不齐则两极铝箔的合成容量会降低, 损失会增大. 再者电解纸必需完全将正, 负极铝箔隔离以避免短路.使用设备: 素子卷绕机(Winding Machine)4.素子含浸为了避免造成电解纸中之水分增加而导致不良结果, 在素子含浸前需将素子以高温烘干.含浸是将烘干后的素子浸渍于电解液中, 利用真空及加空气压力使电解液有完全浸湿渗透到素6子内部, 让电解纸吸收使电解液能均匀附着于铝箔表面, 因而含浸须达到下列两项条件:(1)电解液将铝箔之细小孔穴及电解纸完全浸入并浸湿. 如果含浸不完全,则制成之电容器会因此而使容量降低, 损失增大,且会因为含浸不良以致使用中容易造成特性变化.(2)素子含有电解液量不可过多, 因电解液量愈多, 漏液之可能性愈大,故一般素子含浸后须经脱水过程, 以防素子含有之电解液量过多的现象.目前最常使用的含浸方法有下列两种:(1)真空含浸法: 系将素子放入含浸的容器内然后抽真空再注入电解液将素子盖满, 然后恢后容器内之大气压力, 则因大气压力的关系, 可使电解液由上下迅速浸入素子内., 以达到含浸的效果. 然因电解液之蒸汽压过高, 使蒸汽进入素子内, 导致中央部份无法含浸到电解液的情形, 此为真空含浸的缺点. 故针对大型电容器和中高压电容器均以下列之真空加压含浸予以克服.(2)真空加压含浸法: 系于大气压强制含浸后. (即真空含浸的过程)将容器密闭再以空气压缩提高容器内的压力, 当容器内之压力达到数大气压后, 素子将会继续显示出强制含浸的效果, 而使得中央因蒸汽之进入而未含浸部分缩小或消除, 以达到完全含浸的目的,因而真空加压含浸法较适合大型电容器及中高压电容器的含浸作业方式.使用设备:素子干燥机真空含浸机真空加压含浸机5.组立,封口组立是将已含浸完成的素子, 从导线端子引线部套入封口橡胶再放入铝壳的作业过程. 如下图:素子经含浸后到组立完成之间时距愈短愈好, 因为已含浸的素子, 如暴露在空气中时间太长时, 会吸收空气中的水分, 因而对电容器在使用上的特性会有不良的影响. 且在组立的作业7过程中, 应注意防止素子受外界的污染, 如灰尘, 手汗等, 尤其手汗带有氯元素, 对铝箔有腐蚀作用, 有加速电容器漏电流增加的倾向, 故在作业过程中应戴胶套以防止之.所谓封口系将已组立完成品铝壳开口部加以密封. 封口的目的是要将铝壳内部与外部完全隔绝.如果封口的紧密性不好时, 则铝壳内部的已含浸素子, 会受外界性况的影响, 尤其作高温负荷特性试验时, 因外界温度高, 因而内部已含浸素子之电解液很容易挥发掉, 则造成电容器的电容量减少, 损失变大等不良影响.另外在封口作业过程中, 如因作业疏忽或错误而造成封口紧密性不良时, 已封口完成之内部已含浸素子之电解液会往外流, 而造成漏液现象, 亦是影响电容器质量的严重缺点.使用设备:自动组立机6.清洗组立封口后的电容器应经清洗过程, 其目的是将电容器本体在组立作业时所沾染的油渍及端子引线因在含浸和组立作业时所沾染的电解液清洗干净, 尤其是端子引线镀锡部份易受电解液之侵蚀而脱落, 因而造成焊锡性不良的现象.清洗后的电容器经高温脱水干燥后完成.使用设备: 清洗机高温脱水干燥机7.套胶管套装是将已封口完成的电容器套入胶管再予加热使胶管收缩之作业过程.套装时对于印刷胶管之取用, 应依生产卡上之标明指示取用, 严防错误, 因电容器的商标(Brand), 系列(Series), 规格, 极性等全部印刷在胶管上, 故作业时严防逆指示(即极性相反)的错误与收缩不良, 偏差等现象发生.使用设备;自动套胶管机8.老化选别电容器制造时, 需先将铝箔裁切成适当的尺寸, 阳箔经裁切后, 其氧化膜因而破损, 造成极大之泄漏电流, 此时之电解液亦可当作化成液, 经加高温电压液, 可将破损的氧化膜弥补起来, 此作用即吾人所称之老化(Aging) 又称二次化成.其所加之电压称老化电压(Aging Voltage)(1)泄漏电流检测泄漏电流检测是为测出所老化完成之电容器经施加直流额定电压时,所通过的直流电8流值. 其值是愈小愈好. 在检查前应先依照额定电压作预备充电三分钟再进行测试.泄漏电流的规格值因电容器之系列, 电容量与额定电压的不同, 其允许的最高泄漏电流亦不同,一般以下列公式规定之:I< = 0.01CV or 3UA 取大值I: 泄漏电流(单位:UA)C: 额定电容量(单位:UF)V: 额定工作电压(单位:VOIT)(2)电容量与散逸因素检查电容量检查的目的是在测定其值是否在容量差范围内. 如超出范围即为不合格品, 散逸因素检查则是在测定其值是否在规格值以下,如超出此规格值即为不合格品.使用设备:自动老化选别机9.后加工依据客户的需要将制作完成这合格品进行切脚, 成型或编带.使用设备:自动切脚机自动编带机影响铝质电解电容器寿命的探讨一. 铝质电解电容器之寿命绝大部份取决于环境和电气因素, 所谓环境因素包括温度,湿度, 大气压力和掁动电气. 因素包括操作电压, 纹波电流和充放电.温度因素(环境温度和因纹波电流所产生的内温) 系影响铝质电解电容器寿命的最主要因素.二. 基于以上的解释,铝质电解电容器., 一般只依据下列公式由环境温度,施加电压与纹波电流来计算其使用寿命.Lx = Lo K Temp K voltage K Ripple在此Lx:电容器的预估使用寿命Lo: 电容器的基本寿命9K Temp:周围温度加速条件K voltage:电压加速条件K Ripple:纹波电流加速条件K TemP (周围温度对寿命的影响)铝质电解电容器实质上是一种电气化学组件, 温度的上升使电容器内部的化学反应产生气体, 持续地促使电容量渐渐降低和DF, ESR渐渐升高.下面的公式已经被广泛的使用来解释温度加速系数与电容器劣化的关系.Lx = Lo K Temp=Lo B(To-Tx) /10K Temp = B (To-Tx) /10在此Lx: 电容器的预估使用寿命(小时)Lo: 电容器的基本寿命(小时)To: 在型录上所示电容器的最高额定工作温度Tx: 电容器周围的实际环境温度B: 温度加速系数(约等于2)此公式和说明温度与化学反应率的阿瑞尼阿斯公式很类似, 所以此公式就被广泛使用在说明与计算铝电解电容器之温度与使用寿命的关系. 我们被称为铝电解电容器的阿瑞尼阿斯法则.从环境温度(Tx)在40℃至电容器的最高额定使用温度之温度加速系数大约是2. 它表示环境温度每上升10℃, 则电容器的寿命就以近似减半的法则缩短. 而环境温度(Tx)由20℃至40℃对电容器的使用寿命影响很小, 故如果环境温度低于40℃时, 一般仍以40℃当作Tx来计算电容器的使用寿命.K voltage (施加电压对寿命的影响)由于铝电解电容器均在额定工作电压内使用,故如果符合此种情况时10K voltage=1被视为合理的认定.K Ripple (纹波电流对寿命的影响)由于铝电解电容器的散逸因素(DF)比其它类型电容器来得高, 因此纹波电流会造成铝电解电容高的内部温度, 所以在使用铝电解电容器时有必要去确认型录上所示最高容许纹波电流(Maximum Permissible Ripple Current)以确保其使用寿命.K Ripple = 2 (⊿To-⊿T)/5在此⊿To: 由于施加最高容许纹波电流所产生的内部热能导致的电容器内部温升, 以日本NIPPON CHEMI-CON之低阻抗产品之标准⊿To=5.⊿T: 由于施加实际工作纹波电流所产生的内部热能导致的电容器内部温升.由于要实际测得电容器内部的温度较为困难, 故可于由下列两种方式计算大约的⊿T.(1)⊿T=Kc (Ts-Tx)在此Kc:下列之系数;Ts: 电容器铝壳的表面温度;Tx: 环境温度(2)⊿T=⊿To (Ix / Io)2在此⊿To= 5 (对最高使用温度105℃之产品)Ix = 实际施加之纹波电流Io = 额定最高容许纹波电流.11铝电解电器简介一.前言.1.铝电解电容器之定议.2.铝电解电容器之优点与用途.3.铝电解电容器之前途及发展趋势.二.铝电解电容器之基本构造.三.铝电解电容器之生产制造流程.四.影响铝电解电容器寿命的探讨。
铝电解电容器基础知识资料
关于铝电解电容器的概述
• 电容器是使用最广,用量最大,又是不可取代的无源电子元件,其产量约占电子元件 的40%,而铝电解电容器又占三大类电容器(电解电容器、陶瓷电容器、有机薄膜电 容器)产量的56.8%。电解电容器是十年来我国发展速度最快的元件之一,目前,国 内电解电容器生产总量已近250亿只,平均年增长速度高达28%,占全球电解电容器 产量的三分之一。铝电解电容器发展过程,也来自集成电路、整机电路的改进和在高 压、高频、长寿命、小容量应用领域中的其它电容器(如多层独石陶瓷电容器、金属 化薄膜电容、钽电解电容器等)的相互渗透。为此,铝电解电容器自身也在不断的改 进、完善、创新。尤其随着科学技术的发展,人们需求的提高,环境的改善,新型整 机的诞生,对中高压大容量的铝电解电容器的应用领域在不断的拓宽,需求量越来越 大。它不仅不会萎缩,而具有更强的生命力和更广阔的发展空间,它必将会有更快的 增长速度。但近年来的发展重点有所转变。
3、铝电解电容器定义:以高纯铝为阳极,以其上的氧化膜为介质,以电解液为阴极,并以另一高纯铝为
阴极引出的电子元件。
4、阀金属定义:( 根据金属材料的特征,能够在电解液中产生阳极氧化膜而生成一层致密的绝缘性能良
好的金属氧化簿膜的作用。) 是指像铝、钽、铌和钛等之类的金属,因为其生成的金属 氧化物Al2O3、Ta2O5、Nb2O5和TiO2,它们都具有单向导电性。
J.套管和绝缘垫片: 起绝缘作用同时使外观美观整洁。
9、铝电解电容器的性能特点:
A、比容高;
B、具有自愈能力;
B.阳极箔:
起阴极引出作用,为腐蚀箔;阴极箔≥97%
C.电解液:
为实际阴极,起修补氧化膜作用;
D.电解纸:
贮存电解液,起隔绝阴、阳极箔作用,且增加内压;
铝电解电容
铝电解电容铝电解电容是一种金属电容器,由铝板和涂有电解质液的碳层组成。
它具有质量轻、体积小、价格便宜、耐久性强等优点,因此被广泛用于电子产品的设计中,并被认为是高性能的电容器。
由于它的特殊结构,铝电解电容仍然是发电系统电容器中最常用的电容器。
铝电解电容结构铝电解电容由两片薄膜绝缘材料中间固定的铝片,以及两片薄膜绝缘材料包围的电解质液构成。
这种结构使得铝电解电容具有质量轻、体积小、价格便宜、耐久性强、抗干扰能力高等特点,且其他特性也表现出良好的性能。
铝电解电容的特点1、质量轻:铝电解电容的质量轻,比同等容量的陶瓷电容轻大约35-50%。
质量轻的特性,使发电系统的设计更加灵活,使得发电系统的结构变得更加紧凑和结实。
2、体积小:铝电解电容的体积小,比同等容量的陶瓷电容小大约30-50%。
体积小的特性,使得发电系统变得更加紧凑和结实,减少了系统尺寸。
3、价格便宜:铝电解电容比同等容量的陶瓷电容价格便宜,仅为陶瓷电容的1/5-1/6,使得发电系统的成本降低,更加经济实惠。
4、耐久性强:铝电解电容具有极高的耐久性,可以抗高温、腐蚀、湿度等外部环境的改变。
5、抗干扰能力高:铝电解电容具有高的抗电磁干扰能力,抗静电干扰能力和高频谐振能力也很强,从而是工业发电系统中极为理想的电容器。
6、施工方便:铝电解电容具有简洁的施工方式,可以通过焊接和粘合的方式安装,不需要钻孔,省时省力,易于施工和维护。
铝电解电容的应用铝电解电容作为金属电容器,具有质量轻、体积小、价格便宜、耐久性强等优点,广泛应用于电子产品的设计中,是高性能的电容器。
最常见的用途是用作高压变动器和滤波电路,减少电源噪声,提高元件的精确性,保护数字元件和显示器。
此外,铝电解电容还可以用于保护驱动器电路,电源供电,增强稳定性,用于启动电机,过滤控制系统,以及消除线路中的电磁干扰等。
总结铝电解电容具有质量轻、体积小、价格便宜、耐久性强、抗干扰能力高的特点,因此被广泛用于电子产品的设计中,是高性能的电容器。
铝电解电容器
铝电解电容器1、一般铝电解电容器的结构由阳极箔(含导针)、负极箔(含导针)、电解纸(含电解液)卷绕在一起,形成柱状卷芯,然后利用胶塞将卷芯密封在铝壳中,铝壳外面套以绝缘套管,套管上有电容器性能参数、极性、商标等标志。
其中负极箔多为纯铝轧成的光箔(即清水箔),而阳极箔为表面有很多微小坑洞的腐蚀箔,阳极箔上的三氧化二铝(Al2O3)起着电介质的作用,电解液(含浸在电解纸中)与负极箔共同组成电容器的负极。
2、一般铝电解电容器的生产过程及关键工艺2.1 电解电容器制造流程图:详见附件1。
2.2 关键工艺①切箔:要严格避免切割边出现毛刺和裂口,毛刺会刺穿电解纸而导致正负极短路;裂口会影响导针的刺铆强度。
生产过程要经常检查刀口并定期更换切刀,一般来说国产切刀可切箔7万米左右就应该换刀,进口切刀可切10万米左右。
②含浸:(即含浸电解液)浸渍前卷芯一定要进行高温干燥处理,浸渍过程严格控制真空度;电解液有普通型(85℃)、宽温型(105℃)、高温型(125℃以上)之分,不同类型的电解液决定着电容器的上限类别温度及寿命。
③老练:是修补Al2O3介质膜的工艺过程,对电解电容器的性能指标及寿命起着最重要的作用。
另外,在整个电解电容器生产过程中必须严格控制杂质离子特别是氯离子(CL—)的污染,导针、铝壳、胶塞、器具的清洗要用高纯的去离子水,配置电解液的去离子水要求纯度更高。
3、铝电解电容器的主要性能参数:3.1 主要电性能参数①标称容量(C R)及偏差:电容器设计所确定的和通常在电容器上所标出的电容量值。
电解电容器的容量是按照电容和电阻的串联等效电路,以规定的频率,用近似的交流电流测得的电容量。
标称容量的优先值是从E3系列和它的十进倍数中选取,如需其他数值,可从E6系列中选取。
标称容量偏差的优先值为±20%,也可选±10%、-10/+30%、-10/+30%等;标称容量及偏差标注在电容器上。
②额定工作电压(U R):在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下,可以连续施加在电容器上的最大直流电压或脉冲电压的峰值;额定工作电压也标注在电容器上。
铝电解电容
铝电解电容铝电解电容是由电解技术制成的一种电容器。
它通过对金属(一般为铝)和含酸的负极材料(一般为活性炭)进行电解而形成的一种电容器。
又称铝电解池、铝电容或活性炭电容。
在拓展电路设计时,它可以将频率高的电路收缩至微型电路,因此被广泛应用在工业、电子和航天等领域。
铝电解电容是一种新型电容器,它通过将两种不同材料(金属和含酸的负极材料)通过电解的方式组合起来生成的一种电容器。
铝电解电容的主要成份是由金属(一般为铝)和含酸的负极材料(一般为活性炭)组成的夹心结构。
铝电解电容的工作原理:首先,将金属和含酸的负极材料通过电解而形成电解液,然后电解液中的正负离子会与金属表面产生电解反应,从而形成正负极层。
正极电容膜由电解液中溶解出来的阳离子组成,负极电容膜则由活性炭类材料中原有的氧离子组成。
以上膜层形成了一个触发电容器,这个触发电容器又称为“铝电解电容”。
铝电解电容具有高容量、温度稳定性、高稳定性、可靠性、高精度等优炭。
其电容是由金属(一般为铝)和含酸的负极材料(一般为活性炭)进行电解而形成的,因此它的容量和温度稳定性都比其他一般性电容器更好。
此外,由于电容膜层的形成是通过电解液中的离子组成,因此它的精度比一般性电容高出很多,且具备高可靠性,例如不容易出现游离离子,极少受湿汽的影响等。
铝电解电容也具有贮气膜的优点,并具备良好的频率特性。
在这一点上,铝电解电容可做到处理信号的精度更高,且具备较高的稳定性和可靠性。
此外,由于它具备良好的功能特性和较短的信号延迟,因此在航空航天、通讯设备、电子产品以及汽车电子等行业应用非常广泛。
随着技术的进步,其他低阻抗电容也出现新的技术,例如电介质电容,但它们相比铝电解电容仍存在较大的不足之处。
电介质电容的主要结构类似于容量电容,但有时容量更小。
此外,由于其工作原理比较复杂,因此它的稳定性较低,对温度敏感,不能承受高温环境,也不能做到精度也比较低的频率特性的处理。
总之,铝电解电容具有高容量、温度稳定性、高稳定性、可靠性、高精度等优炭,因此它在工业、电子和航空航天等领域得到了广泛应用,受到用户们的一致好评。
关于铝电解电容,看这一篇就够了!
关于铝电解电容,看这一篇就够了!1、前言铝电解电容是目前除了陶瓷电容之外用得最广泛的电容品种了,因此,作为硬件工程师,必须熟练的掌握其特性。
笔者结合自身经验,通过查阅各种资料,针对硬件设计需要掌握的重点及难点,总结了此文档。
通过写文档,目的是能够使自己的知识更具有系统性,温故而知新,同时也希望对读者有所帮助,大家一起学习和进步。
2、铝电解电容器概述2.1、基本模型电容器是无源器件,在各种电容器中,铝电解电容器与其他电容器相比,相同尺寸时,CV值更大,价格更便宜。
电容器的基本模型如图所示。
静电容量计算式如下:其中,为介电常数,S为两极板正对表面积,d为两极板件距离(电介质厚度)。
从式中可以看出:静电容量与介电常数,极板表面积成正比、与两极板间距离成反比。
作为铝电解电容器的电介质氧化膜(Al2O3)的介电常数通常为8~10,这个值一般不比其他类型的电容器大,但是,通过对铝箔进行蚀刻扩大表面积,并使用电化学的处理得到更薄更耐电压的氧化电介质层,使铝电解电容器可以取得比其他电容器更大的单位面积CV值。
铝电解电容器主要构成如下:阳极-----铝箔电介质---阳极铝箔表面形成的氧化膜(Al2O3)阴极-----真正的阴极是电解液其他的组成成分包括浸有电解液的电解纸,和电解液相连的阴极箔。
综上所述,铝电解电容器是有极性的非对称构造的元件。
两个电极都使用阳极铝箔的是两极性(无极性)电容。
2.2、基本构造铝电解电容器素子的构造如图所示,由阳极箔,电解纸,阴极箔和端子(内外部端子)卷绕在一起含浸电解液后装入铝壳,再用橡胶密封而成。
2.3、材料的特性铝箔是铝电解电容器主要材料,将铝箔设置为阳极,在电解液中通电后,铝箔的表面会形成氧化膜(Al2O3),此氧化膜的功能为电介质。
形成氧化膜后的铝箔在电解液中是具有整流特性的金属,就像是一个二极管,被称之为阀金属。
①阳极铝箔首先,为了扩大表面积,将铝箔材料置于氯化物水溶液中进行电化学蚀刻。
铝电解电容器
铝电解电容器主要内容:一、定义二、结构三、主要参数和测试方法四、主要特点五、失效分析步骤六、失效模式和失效机理七、案例¾定义铝电解电容器就是两个极板有阳极和阴极之分。
其中作为阳极的是采用特定的铝金属,并在该金属表面上籍助于电化学方法生成一极薄且具有单向导电性的氧化膜作为介质,而阴极通常是采用能生成和修复介质氧化膜的液状的电解质,这样一种特殊结构和特殊工艺制造的电容器。
¾结构¾主要参数1)电容量:0.1~10000 μF2)损耗:3)漏电流ILC=KCU+M (μA)式中:C为标称电容量(μF);U为额定工作电压(V);K,M为常数;K为漏电流常数,一般为0.01或0.03;M为电容器表面漏导电流,在0~20范围内取值。
4)等效串联电阻:ESR=tgδ/wC5)额定电压:在规定的环境温度范围内,可以连续施加在电容器的最大直流电压值。
一般有下列数值组成:4.0、6.3、10、16、25、35、50、63、100、160、200、250、350、400、450、500¾测试条件1)电容量:f=120Hz,Vrms=0.5V;2)损耗:f=120Hz,Vrms=0.5V;3)漏电流:额定电压下,几分钟后读数;4)等效串联电阻:f=100kHz,Vrms=0.5V;5)阳极箔耐压曲线:特定形状、特定溶液¾测试仪器1)电容量、损耗、等效串联电阻:LCR;2)漏电流:漏电流测试仪;3)阳极箔耐压(氧化膜耐压值和升压时间):阳极箔耐压测试仪¾主要特点•特点1:电极有极性“?”极性•特点2:氧化膜极薄(0.01~1μm),且氧化膜与阳极箔为一整体•特点3:阴极是电解质。
结构上加一阴极引出线,电解纸是其吸附工作电解液和衬垫隔离作用。
•特点4:比率电容量大单位体积所具有的电容量很高。
•特点5:介质氧化膜(Al2O3)能承受极高的工作电场强度。
工作电场强度约为:600kV/mm;纸介电容器的浸渍纸的电场强度约为:10~20kV/mm;高频陶瓷介质为:20~30V/mm。
铝电解电容参数
铝电解电容参数1. 电容量(Capacitance):铝电解电容的电容量是其最重要的参数之一,它表示电容器可以存储的电荷量。
通常用单位法拉(Farad)来表示,铝电解电容的电容量一般较大,可以达到数微法(Microfarad)至数千微法。
2. 额定电压(Rated Voltage):铝电解电容的额定电压是指电容器可以正常工作的最大电压值。
超过额定电压会导致电容器损坏甚至爆炸。
因此,在使用铝电解电容时,必须确保所选电容器的额定电压大于或等于实际电路中的最高电压。
3. 电容容差(Capacitance Tolerance):电容容差是指铝电解电容的实际电容值与标称电容值之间的允许误差范围。
一般来说,电容容差越小,电容器的性能越稳定,价格也相应较高。
常见的电容容差有±20%、±10%、±5%等。
4. 等效串联电阻(Equivalent Series Resistance,ESR):铝电解电容器在工作时会产生一定的电阻,称为等效串联电阻。
ESR是铝电解电容器内部电解液和电极之间的电阻,会导致电容器发热和功耗增加。
一般情况下,ESR越低,电容器的性能越好。
5. 最大耐流电流(Maximum Ripple Current):铝电解电容器在交流电路中会承受一定的涟漪电流,最大耐流电流是指电容器可以持续承受的最大涟漪电流。
超过最大耐流电流会导致电容器发热过高,甚至损坏。
因此,在设计电路时,需要根据实际需求选择合适的铝电解电容器。
6. 使用寿命(Lifetime):铝电解电容器的使用寿命是指电容器在额定工作条件下的可靠使用时间。
使用寿命与电容器的质量、工作温度、电压应力等因素有关。
一般来说,使用寿命越长,电容器的可靠性越高。
7. 串联电容器(Capacitor in Series):在某些应用中,为了获得更大的电容量,可以将多个铝电解电容器串联使用。
串联电容器的总电容量等于各电容器的倒数之和。
铝电解电容
铝电解电容
铝电解电容是一种重要的电容元件,他在电子电路系统中发挥着重要的作用。
它的特点是可以大大减少电容的体积,降低施加电压下的损耗,导致能量损失降低,保证系统正常运行,并可以提高电容的耐久性和可靠性。
铝电解电容是一种由铝箔片制成的电容元件,在电子电路系统中,它可以改变电路中电容的量,使电路的频率特性发生变化,从而改变电路的信号状态,使电路的特性发生变化。
由于它的体积小,重量轻,损耗小,容量大,特性稳定,耐久性好,可靠性高,以及使用简便的特点,被广泛的应用在电子电路中,像通信、计算机等技术领域,甚至汽车和航空等行业。
铝电解电容是一种特殊的电容器,它是将金属被蒸馏精密的薄片,包装在导电基材上,并把它们电解成铝电解膜,最终形成的电容元件。
其核心部件是在铝箔片之间填充的介质,介质的化学分子与金属表面产生一种特殊的化学电极反应,形成一种能够用来储存和释放能量的电容器。
电容元件因为可以持有和释放电能,所以在电子电路系统中发挥着重要的作用,其应用包括滤波、乘法、延迟等操作等,铝电解电容是常用的电容元件,它有很多特点,如体积小、重量轻、阻抗低、特性稳定、消耗少、可靠性高,所以在电子电路的设计中经常被使用到。
此外,铝电解电容还有另一个重要的特性,即其质量比普通电
容器好得多,使得铝电解电容更耐用,可以有效抵抗腐蚀性物质,如潮湿空气,抵御温度变化及其他恶劣环境条件,可靠性更高,使得电子电路系统所使用的铝电解电容的可靠性更高。
总的来说,铝电解电容因其体积小、重量轻、阻抗低、特性稳定、消耗少、可靠性高等特点,在电子电路的设计中被广泛的使用,从而提高了电子电路的性能。
此外,铝电解电容的质量也比普通电容器要好,可靠性更高,为系统的稳定提供了强大的支持。
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(2)電容可承受的電氣環境。 (a)直流、交流電路或極性反轉的電路。 (b)最高電壓值。 (c)可通過逆電壓的電路。 (d)可反復急速進行充放電的電路。 (e)紋波電流、電壓值(交流成份) (f)可加脈衝電壓的電路。
44
電解液: 電解電容器的實際陰極是與氧化膜接觸之電解液.而陰 極箔只是將電流傳至電解液而已 .
卷绕的结构(4/6)
跑片/上下留边 脚距
10
11
12
真空、高压条件下,使电解液充分 渗透到素子中。
13
电解电容的密封性保 证
电解液挥发路径
组立 封口 束腰
14
洗去导针、裸品表面的 油污/铝屑。
15裸品定位(依靠长短脚源自。 胶管固定16充电的目的
铝箔的边缘侧面
+铝箔上下氧化膜Al2O3
30
31
32
33
充電治具上的電容 34
故障方式
壓力閥動作 靜電容量減少
Tanδ增加
漏電流增加 短路
開路
故障過程(內部現象)
內壓增加
內部溫度上升
陽極箔容量減少 陰極箔容量減少
氧化膜劣化 電解液乾燥 皮膜、電解紙絕緣破壞
引線連接不足
腐蝕
鹽份入浸
生産上的要因
氧化膜缺陷 電解液量不足 金屬微粒子附著 箔、引線的毛刺 引線連接不足
LC测试条件
-DC=WV - AFTER 1~5 MIN
20
JIS C 5141 JIS C 5102 IEC 384 –4 規定電解的測量試驗方法
21
通交流、阻直流 通高频、阻低频 ZC
120
100K
FREQ
22
溫度循環試驗
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高溫壽命試驗
24
高溫放置
25
高溫紋波
26
27
28
29
組成: 溶质+溶劑+添加劑
--常用的溶质: 已二酸铵 磷酸二氢铵 長鍊双酸铵......
---常用的溶劑: γ-丁内酯、乙二醇.....
--常用的添加劑: 消氫、耐壓、防腐、阻燃劑....
45
46
LC的測量: 施加工作電壓,規定的時間後測試通過電容的漏導電流
uA TEST TIME
47
10°C 法则: 温度每降低10°C 寿命增加1倍。
路故障。 (5)沒有容量的電壓依存性。
40
2.缺點: (1)壽命有限。 (2)溫度變化引起的特性變化比較大。 (3)使用非正常條件,電容内壓易上升造成壓力閥動作。
一般條件下電解液自身也是可燃物。
41
(3)電容適合的機械環境 (a)可振動的環境。 (b)可衝擊的環境。 (c)可施加拉出、按入等機械壓力的環境。
CAPXON ELECTRONIC(shenzhen) CO., LTD
1
2
3
由陽極化成鋁箔及陰極腐蝕箔及導針﹑電解紙﹑電解液結合而成.
氧化膜厚
陽極化成鋁箔
Al2O3
Al2O3 Al
Al2O3 Al
Al2O3
腐蚀孔洞 +
電解紙
電解液浸入電解紙及腐蚀孔洞 .
陰極腐蝕箔
-
4
正腐蚀箔:使用光鋁箔 進行腐蚀扩面後鋁箔。
7
CAPXON ELECTRONIC(SHEN ZHEN) CO ., LTD
裁切的毛刺 裁切的宽度 裁切的扭曲度 平面度
铝箔or电 解纸
刀片
裁切 后的 材料
8
钉接铆合的花瓣
厚度/大小/对称 毛刺 短路 铝箔的划伤
9
钉接铆合的花瓣
厚度/大小/对称 毛刺 短路 铝箔的划伤
HR YEAR
TEMP VS LIFE
35000
4
30000
3.5
25000
3
2.5 20000
2 15000
1.5
10000
1
5000
0.5
0
0
105
95
85
75
65
HOUR
2000
YEAR 0.2283105
4000 0.456621
8000
16000
32000
0.91324201 1.82648402 3.65296804
(4)電容安裝在機器上時的環境 (a)安裝、插入等工程。 (b)焊接工程。 (c)清洗工程。
42
(1)適合電容的周圍環境(耐侯性環境) (a)使用保管中的溫度範圍(最高使用溫度及最低使用溫
度)。 (b)有害氣體、碳水化合物極多,又帶有水份、油性的環境。 (c)可照射臭氧、紫外線、放熱線的環境。 (d)因其他發熱體的熱而有可能超過規定溫度的環境。
TEMP
48
49
Al2O3
Al2O3
Al2O3
Al2O3
腐蝕
Al2O3
Al2O3 Al
Al2O3
Al2O3
Al
化成
6
贴平切脚
IQC
PQC
PQC
PQC
裁切
钉卷
含浸
组套
FQC
PQC
充电选别
包装
OQC
入库
出货
IQC
正箔 负箔 电解纸
IQC
IQC
IQC
导针
胶管 电解液 胶盖
铝壳
IQC
包装材料
CAPXON ELECTRONIC IND.CO ., LTD
+铝箔的边缘在电容 充电后形成Al2O3
铝箔的中间的Al
铝箔的边缘在电容充电前后的差异
17
充电的目的
充电前 :材质为Al
充电后:表面在电容电解液和电压 的电场的作用下充电后形成Al2O3
+导针A部在电容充电前后的差异
18
对于电解电容全数检查:容量、DF、LC
19
容量/DF测试条件
-120 HZ -1V -Series
機械性衝擊
使用上的要因
施加過電壓 过电流
施加逆電壓 充放電過度 施加AC電壓 在高溫下使用 長時間使用 給引線衝擊
使用鹵化洗淨 劑(有機物) 使用接合劑 使用塗漠劑
35
36
37
38
39
1.優點: (1)大容量電容,相當單位體積的容量大。 (2)相當單位靜電容的價格便宜。 (3)酸化皮膜(誘電體)具有自身修復性。 (4)故障狀態的大部分狀態是磨耗故障,不容易出現短
負箔:使用純度稍差的 光鋁箔進行電蝕面积後 鋁箔。
光箔
腐蚀
Al2O3
Al2O3
Al2O3
Al2O3
5
化成箔: -- 利用電解液在直流電作用下在純AL 表面生成一層致密的AL2O3皮膜. --陽極箔經化成后,含有一高介電常數的 氧化膜(AL2O3).此氧化皮膜當作陽箔與 陰箔間的絕緣層.氧化皮膜的厚度即為 兩箔間的距離(d),此厚度厚薄可由化成 來加以控制. --由於氧化皮膜的介電系數高,且厚度薄 ,故電解電容器的容量較其它電容器的 容量為高.