铝电解电容器-培训

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2.5 漏电流
● 给电容器加电压时，因电容能储存电能，所以起初的电流叫做充电电 流，当电压上升到充电电压后，电流会迅速下降，一段时间后到达稳定的较 流，当电压上升到充电电压后，电流会迅速下降， 段时间后到达稳定的较 小值，但不会到零，这时的电流就叫做电容器的漏电流。 ●电容器因介质材料不同而漏电流也不同，薄膜和陶瓷电容的漏电流很小 ，而电解电容的漏电流较大，一般是微安级的，大尺寸的会到毫安级。 ●漏电流是衡量电解电容器质量的一个重要参数,不同厂家差别很大. ●给电容器充电一般都是限流 的,曲线图如兰色线,对于电解电容t1(测试)
规定的、能施加在电容器上的最高直流工作电压。实际使用时，工 作电压应小于额定电压,降额使用，对提高产品的寿命有显著的作用。 目前铝电解电容器的电压等级有： 6.3 10 16 25 35 50 63 80 100 550 160 200 250 315 350 400 450 500
浪涌电压VS
浪涌电压是电容器所能承受的极短时间的最大冲击电压。 按IEC60384 1999标准，电解电容允许浪涌电压规定如下： 按IEC60384-1999标准，电解电容允许浪涌电压规定如下： VR＜315V VR≧315V VS=1.15VR VS VS=1 1.1VR 1VR
●铝电解容量随温度的变化不太大,在工作温度范围内一般小于10% ●铝电解容量随频率的上升而下降，变化很大（阻抗随频率增加很 快），所以只能用于工频或开关频率较低电路中,当频率超过200KHz 时,铝电解就没有了滤波能力,而且尺寸越大谐振点就越低。 在所有电容器中铝电解的频率特性是最 的 在所有电容器中铝电解的频率特性是最差的，这与铝电解的内部 与铝电解的内部 结果有关系，它一般是有感转绕结构。
◆△T的实际测量 的实际测量 因为实际应用时，环境条件千差万别，值不易确定，推荐通过测量电 容器的芯子温度（Te）和环境温度（Ta）来获得DT： △T＝Te－Ta
◆温度测试时注意事项：
1）新产品开发时，用于PFC滤波，直流输出滤波的电容一般都要测芯 子温度，目前直径12mm以上的铝电解都可以打孔测试芯温； 2） 实际应用中，器件的周围环境非常复杂。不仅有风冷，而且器件 密集 分布了较多发热器件 因此精确的测量 个器件的环境温度是 密集，分布了较多发热器件，因此精确的测量一个器件的环境温度是一 件困难的事，测试时只能做这样的规定： ■对于通讯电源或小功率变频器、UPS，测试电容器背风侧面附近 ■对于通讯电源或小功率变频器 UPS 测试电容器背风侧面附近 点，测量时用绝缘胶布包住温度探头。如果有多个电容器并联的情况， 要求测试应力最严重的那个电容器。 ■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。
铝电解电容器
内容提要
1. 铝电解电容器基础知识. 2. 铝电解电容器主要电性能参数及降额. 3 高频低阻抗电容器. 3. 4. 非固态铝电解电容器寿命的估算. 5. 铝电解电容器工艺安装、加工注意事项. 6 电解电容器的失效模式及案例. 6. 7. 铝电解业界发展.
1. . 铝电解电容器基础知识 电解电 识
◆ 根据纹波电流计算温升 实际应用时，根据实测纹波电流估算T也是一种快捷的方法。 假设电容器额定纹波电流为I0，实测纹波电流为IX 则估算公式为： T= Tm*(IX/Io)2 Tm=电容器在上限温度下的最高允许温升。如105℃产品，Tm=5℃ 即： T= *(IX/Io)2
如果实际 作频率与 如果实际工作频率与120Hz频率不一致，I 频率不 致 应除以频率转换因子，将I 将 X转 X应除以频率转换因子 换成120Hz下的值。如有多个频率下的纹波电流，应转换成120Hz下的均 方根值。 我司105℃ Snap-in 电容纹波电流的降额系数是220％，以此估算的电 我司 电容纹波电流的降额系数是 以此估算的电 容器芯子温升为： T= *2.2 *2 22＝25℃ 这个值也是一般厂家建议的在40℃环温时电容器芯子温升的极限值。
4.4
铝电解寿命计算公式
因此铝电解的寿命可用如下公式表达： LX=LO*KTEMP*KRIPPLE*KVOLTAGE 其中：LX=估算寿命； LO=额定寿命； KTEMP=环境温度加速项； KRIPPLE=纹波电流加速项； KVOLTAGE=电压加速项； ◆实际应用中电压是降额使用， KVOLTAGE与电压降额的关系如右表： 电压降额 > 90% 90% 80% 90%~80% < 80% KVOLTAGE 0.8 09 0.9 1.0
4 2 影响电容器寿命的三个重要因素 4.2
环境温度 工作电压 纹波电流 当然，在有强迫风冷情况下，风速也是影响寿命的一个因素。
4.3 纹波电流造成的电容器温升
◆△T的理论计算 电容器消耗的功率为： P=IRipple2*ESR+V*IL P=电容器上的功耗；IRipple=纹波电流有效值； ESR=等效串联电阻；V=工作电压；IL=漏电流。 因为漏电流产生的温升与纹波电流产生的温升相比极小，可忽略，所以上 式可简化为： P=IRipple2*ESR 假设：=电容器的散热系数；A=电容器的表面积 A=(/4)*D*(D+4L) 假设：T=纹波电流发热引起芯子温升（芯子温度-环境温度），那么有： IRipple2*ESR=*A* T T= (IRipple2*ESR) / *A
2.2 反向电压 反向电
铝电解电容器是有极性的，要求正常工作时不能有反向电压加到 电容器上，当然铝电解也不能应用于交流电路中。如果在瞬间状态 下，允许有脉冲反向电压，但电压值要≤0.5V.
2.3 标称容量
●铝电解的容量一般按 E6系列定义,在1个数量级内有6值: 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8 10
2.8 额定寿命
由于是液体（电解液）作为负极，铝电解在使用时是有寿命要求的。 额定寿命定义：在最高工作温度下，给电容器加直流电压和纹波电 流，（纹波电压峰值＋直流电压＝电容器额定电压），试验一定的时 间，电容器的电参数和外观必须符合产品手册规定要求，这个时间就 是电容器的额定寿命。 目前我司使用的电容器额定寿命一般是： 85℃ 2000h 5000h 105℃ 1000h 2000h 3000h 7000h 125℃ 2000h 2000h，3000h，5000h 3000h 5000h
1.3 铝电解外形封装
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.4 铝电解主要工艺流程
铝矿 提纯 碾压 铝箔 扩大表面积 腐蚀 生成绝缘氧化膜 化成 分切成一定宽度 分切 正负箔铆接引线 芯包转绕 夹上电解纸转绕 包装 电解液 测试 按客户需求包装 贴标签 老化 分出不良品 高温 加电压 组装 浸渍电解液 铝壳 胶塞/盖板 热缩套管
1.5 铝电解电容器主要材料
正极箔 电解液 负极箔 引出线(导电条) 电解纸 芯子包封胶带 橡胶塞(盖板) 热缩套管 垫片 外部包装材料
2. 铝电解电容器主要电参数及降额
额定电压 反向电压 标称容量 损耗 漏电流 阻抗-频率特性 纹波电流 额定寿命
2. 铝电解电容器主要电参数及降额
2.1 额定电压VR
2.7 纹波电流
◆电解电容器在我们的大多数应用中，都是工作在脉动电压下。这种工况 使电容器上通过了纹波电流 使电容器上通过了纹波电流,一般用有效值表示。 般用有效值表示 ◆电容器允许的最大纹波电流与环温、ESR、电容结构、纹波频率有关。 ◆通过电容器的纹波电流产生的热引起电容器的内部温升,这是影响电容器 寿命的最主要因素,通过检查电容器上的纹波电流，可预测电容器的寿命。 ◆额定纹波电流 额定纹波电流的定义是：在上限使用温度下，当电容器的内部温升为5℃ 时，电容器上所通过的纹波电流值的有效值。 ◆我司纹波电流降额考核标准见下表，考核时主要结合寿命一起考核，当有 多个频率的纹波时，要计算成一个频率下的纹波等效值，厂家手册中一般都 给出了不同频率下的纹波电流转换系数。
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 100％额定值
滤波
SNAP-IN 85℃ 200％额定值 RADIAL-LEAD RADIAL LEAD 其它场合 150％额定值 100％额定值
高频、低阻抗电容器是随着开关电源的发展而发展起来的一种电容器。 主要应用于电源的输入输出滤波场合，低阻抗电容器的性能好坏是行业水 平的代表。 在工艺上主要是通过选用高纯度的铝箔，提高电解液的电导率，选用 在工艺上主要是通过选用高纯度的铝箔 提高电解液的电导率 选用 高性能的电解纸等方法来降低电容器的阻抗。 高频低阻抗电容器的高频阻抗值（100KHz)在厂家手册中都有给出， 与同规格的电容器相比，阻抗值下降了30－50％。 我们知道，铝电解的频率特性很差，它的滤波效果只有在几十KHz以 下表现较好，尽管称为高频低阻抗电容器，但是它只是相对于普通电容器 而言的，在几十KHz到100KHz滤波效果较好，超过100KHz后，滤波效果也 会很差。
试验方法: 0.5min ON,5.5min OFF,1000 times,电容器不损坏. 我司规定的浪涌电压降额是 我司规定的浪涌电压降额是：100％额定电压值 额定电压值 目前也有厂家给出了很高的浪涌电压值，但要求脉冲的时间很短， 是毫秒级的 例如 是毫秒级的，例如： 450V电容器，最高浪涌电压是550V,脉冲时间小于500ms。
产品手册规定的寿命试验后电参数要求一般是： 容量变化≤20% 容量变化 损耗变化≤2倍的初始规定值 漏电流变化≤初始规定值 外观无损伤 我司规定的铝电解寿命降额是： 应力考核点 I区最坏情况预期寿命 I区额定情况预期寿命 B级产品 ≥1年 A级产品 ≥2年
≥产品规格书规定值
3. 高频、低阻抗电容 高频、低阻抗电容器