铝电解电容器技术讲座(_艾华)

Aluminum Electrolytic Capacitors
(1)鋁電解電容器的基本原理
電容器的定義
電容器→由兩個導電極板，中間放置著具有介電 特徵的物質所組成的分立元件。 電容器基本功能→貯存電荷 Q=CU
電解電容器→兩個極板有陽（正）極和陰（負） 極之分，其中作為陽極的是採用特定的閥金屬，並 在該金屬表面上籍助于電化學方法生成一極薄且具 有單向導電性的氧化膜作為介質，而陰極通常是採 用能生成和修復介質氧化膜的液狀或固狀的電解質， 這樣一種特殊結構和特殊工藝製造的電容器。
電解電容器的壽命
電解電容器的壽命
電解電容器的壽命
熱電耦
Aluminum Electrolytic Capacitors
(6)鋁電解電容器的選用原則
電解電容器的選用
依據環境溫度
依據紋波電流
電路中施加的直流電壓值
整機的使用壽命
安裝方式及空間(如:片式,TAPING,成型等)
其他特殊要求,儲能(如:點焊機,馬達啟動)
電解電容器的用途
交流電壓降的利用 交流電路中通常都利用變壓器使負載得到低 於電源之電壓，除此之外更簡單的方法是在負 載連接串聯電阻，使負載減少該電壓降部分之 電壓．然而此種方法會在電阻中發熱而無謂損 失電力．另外如果以電容器來代替電阻，則電 容器因損失極小，電力之無謂損失也可大大地 減小．此種用途的電容器稱為降壓電容器
電容器的分類
◎按介質分類
◆電解電容 — 閥門金屬 (鉭,鋁,鈮,鈦) ◆陶瓷 ◆有機薄膜 ◆雲母
鋁電容器的結構
通用型鋁電解電容器的基本結構是箔式捲繞型的結構，陽極 為鋁金屬箔，介質是用電化學方法在陽極金屬箔表面上形成的閥 金屬氧化膜AL2 O3，陰極則為多孔性電解紙所吸附的工作電解質。 （內部結構如下圖）
使用電解電容器的注意事項
過電壓 請勿連續施加過電壓。 當過電壓時電解電容器的漏電流會急劇增加。 電解電容器之工作電壓不應超過額定值。
使用電解電容器的注意事項
使用溫度和壽命 電解電容器之使用溫度請勿超出最高使用溫度之 設定範圍。 電解電容器的壽命取決於使用溫度。 一般來說，當電解電容器之使用溫度每降低 10℃時，其壽命將增為1倍。 電解電容器應盡可能地在較低溫度下使用。
使用電解管材質為PVC或PET。 如果塑膠管在浸漬二甲苯或甲苯後再放置於高溫下， 將產生破裂現象也同時失去了絕緣之功能。
铝电解电容器 技术讲座
讲师:殷宝华
Version:071013
Aluminum Electrolytic Capacitors
1.鋁電解電容器的基本原理
2.鋁電解電容器的製造流程
目 錄
3.鋁電解電容器的用途 4.鋁電解電容器的特性與分類
5.鋁電解電容器的壽命
6.鋁電解電容器的選用原則 7.鋁電解電容器的注意事項 8.鋁電解電容器的發展趨勢
電解電容器的用途
火花防止 衝擊波的吸收 在電容器兩電極間以電壓，電容器就會從 電源獲得電能，並加以儲存．利用此種特性， 就能將電路中之衝擊電力加以吸收．電氣接點 之火花防止，電氣電路之衝擊波吸收作用之保 護裝置都利用著電容器．
電解電容器的用途
放電 電容器加以充電後，如果在兩極間接上負 載電阻，則儲存之正負電會在負載電阻中和轉 變成熱而消失掉．此種現象稱為放電．此時如 果負載電阻較小，中和時之電流，即放電電流 就會很大使中和作用在瞬時轉變成熱能並產生 瞬時大電力，此種瞬時大電力就可利用在種種 不同用途方面．如點熔接、照相之閃光作用、 放電加工、電磁成形、磁化電源以及炸藥之點 火裝置等
環保要求(EU/RoHS &WEEE)
Aluminum Electrolytic Capacitors
(7)鋁電解電容器的使用注意事項
使用電解電容器的注意事項
極性 鋁電解電容器一般是有極性的。 極性反接是造成鋁電解電容器短路損壞及漏液的 原因，因此在無法辨識電氣回路上極性或使用於有 極性變換設計的回路時，請選用雙極性電解電容器。
ILC U1＞U2 U1 U2 t T2 ILC T1＞T2
T1
t
LC與施加電壓、環境溫度和測試時間的關係
電解電容器的電氣特性
Equivalent Series Resistance
ESR(Ω) →指電解電容的等效串聯電阻
C L r
A
B
由電解電容器串聯等效電路得知：Tanδ=ω Cr 式中損耗電阻r 是由三部分組成（1）氧化膜介質損耗的等效串聯電阻r介;(2) 代表電解液的等效串聯電阻r液（3）代表金屬電極，引出線 (片)以及接觸電阻等組成的r金。即：r=r介+r液+r金 r為串聯等效電阻即ESR 故 t anδ ESR= ωC
紋波電流用耐久性試驗驗證(電氣特性能否達到要求)
紋波電流的頻率因數
紋波電流的溫度因數
電解電容器的頻率特性
C
Z
f
f
電容量與頻率曲線
阻抗與頻率曲線
電解電容器的溫度特性
C. t g δ—T的關係
C
tgδ
Z—T的關係
電解電容器的分類
按工作電壓可分為:低壓、中壓及高壓等(4V-450V) 按不同的使用溫度範圍可分為:常溫(-40℃～+85℃),高溫(105℃ 以上),寬 溫(-55℃～+125℃);
通常的計算公式如下： εr S C= 3.6πd ×10-6μF εr為相對的電容率(介電常數)，鋁為10，d為 電解質厚度即為極板間的距離，S為電極極板的 有效面積c㎡
電解電容器的電氣特性
損耗角正切（ t anδ ） →是電容器電能量損耗的有 功功率與無功功率之比。
DF —TW表示方式 Tan δ---JP表示方式
流就幾乎不會通過負載而經由電容器流通，負載幾乎不會
承受交流電壓，此種用途之電容器稱之為旁路電容器．
電解電容器的用途
耦合作用 利用電容器對直流電與交流電所具有不 同性質之另一種重要用途為耦合電路之用．兩 點之間藉電容器加以連接在一起時，交流電路 可以結合，而直流卻不會流通．因此，對於直 流為能源之交流增幅電路，利用電容器把直流 遮斷而僅傳達交流之方法，此種用途之電容器 稱為耦合電容器
鋁電容器的結構
蓋板
防爆閥
蓋板式
引出條 鋁殼 陽極箔 陰極箔 膠帶
套管
電解紙 固定劑
鋁電容器的鋁箔結構
負箔-斷面
低壓正箔-斷面
高壓正箔-斷面
負箔-表面
低壓正箔-表面
高壓正箔-表面
Aluminum Electrolytic Capacitors
(2)鋁電解電容器的製造流程
電解電容器的製造流程
負箔 正箔
Dissipation Factor
T an δ =
I
Uc U
Ur
UC
r Ur
Ir = I ω Cr
= ω Cr r
Ur I Uc δ U
Cr
等效串聯電路和電流電壓向量圖
電解電容器的電氣特性
Leakage Current
漏電流（ μA ） →用來表徵電解電容器的絕緣品質 計算方式:I=k CV K:係數 C:標稱容量 V:標稱電壓
鋁電容器的結構
電容器的等效電路
R1：電極和引出端子的電阻 R2：陽極氧化膜和電解質的電阻 R3：損壞的陽極氧化膜的絕緣電阻 D1：具有單向導電性的陽極氧化膜 C1：陽極箔的容量 C2：陰極箔的容量 L ：電極及引線端子等所引起的等效電感量
鋁電容器的結構
引 線式
引出線
皮頭 套管 鋁殼
陽極箔
陰極箔
電解紙 防爆閥
使用電解電容器的注意事項
防爆槽的安裝要求 有防爆槽設計之電解電容器其使用時防爆槽側應與其 它機構保持最少3mm以上的空間距離 上述條件不能滿足的話，防爆槽將無法正常運作。
使用電解電容器的注意事項
紋波電流
請勿施加超過額定最高紋波電流容許值以上之紋波 電流。 施加了過紋波電流之電解電容器的內溫將大大增 加，引起電解電容器電氣特性劣化及破損 如有需要施加額定值以上之紋波電流等要求時， 請與本廠人員洽談。
電解液 膠管 墊片 切腳 散 裝. 裝 盒 貼品 清洗
捲取
裁切
鋁殼
橡膠蓋 含浸
華司. 蓋板 套管 老 化 充 電 包裝
引出箔 電解紙 釘接
入庫
組立封口 裁切
出貨
Aluminum Electrolytic Capacitors
(3)鋁電解電容器的用途
電解電容器的用途
濾波作用 利用整流器將交流電能改變為直流電能時，輸 出之直流電中常混雜著交流．再把此交流部份 藉電容過濾，使成為平穩之直流用濾波器在極 多機器設備中使用著
電解電容器的用途
直流端子電壓與電量 電容器之另一性質為兩端子間之直流電 壓與電容器充電所獲得之電量成正比．所以進 行電氣上之數量計算時，只要對應於電量變化 之電壓測定出來就可以得到明確之答案．此種 性質廣泛用在計算機方面．
電解電容器的用途
交流之頻率(分頻) 電容器另一性質為外加同一交流電壓時，流 通之電流大小與外加交流電壓之頻率成正比． 即高頻率易流通而低頻率難流通．此種性質之 用途利在用高低頻率混雜在一起之分離方面． 把電燈線中與50Hz 之交流電壓混雜在一起之高 頻率電波隔離，使其不致進入電音中所使用之 電容器即為其例，稱為雜音消除用電容器．
按電壓性質可分為:直流、交流(如單相電動機啟動)、高紋波等; 按不同用途的儲能類型可分為:高壓儲能、電腦級大容量、照相 閃光等; 按引出方式可分為:引線式、自插式、螺栓式、焊片式等
電解電容器的標識
AISHI電解電容本體標識
極 性
額 定 溫 度
額 定 電 壓
額 定 系 商 容 列 標 量
使用電解電容器的注意事項
充放電 經常及快速的充放電將使電容器之內溫異常上升，會 使漏電流增加、容量降低，有時還會造成產品損壞。 如對充放電特性有特殊要求時請與本廠人員洽談。