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铝电解电容器技术讲座讲师:殷宝华Version:071013AluminumElectrolyticCapacitors1.鋁電解電容器的基本原理2.鋁電解電容器的製造流程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目錄(1)鋁電解電容器的基本原理AluminumElectrolyticCapacitors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。電容器的分類◆電解電容—閥門金屬(鉭,鋁,鈮,鈦)◆陶瓷◆有機薄膜◆雲母◎按介質分類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AL2O3，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）鋁電容器的結構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出線皮頭鋁殼陽極箔陰極箔套管防爆閥電解紙引線式鋁電容器的結構蓋板式蓋板引出條鋁殼陽極箔陰極箔膠帶電解紙固定劑套管防爆閥負箔-斷面負箔-表面低壓正箔-斷面低壓正箔-表面高壓正箔-斷面高壓正箔-表面鋁電容器的鋁箔結構(2)鋁電解電容器的製造流程AluminumElectrolyticCapacitors電解電容器的製造流程裁切負箔正箔釘接裁切電解紙引出箔捲取電解液華司.蓋板組立封口鋁殼橡膠蓋含浸膠管墊片清洗套管老化充電入庫包裝貼品切腳散裝.裝盒出貨(3)鋁電解電容器的用途AluminumElectrolyticCapacitors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旁路作用電容器接上直流電壓開始至充電完成為止，會有電流流通，在充電完了之後電流就不再流通．然而，接上交流電壓時因充電與放電變化產生，所以交流電流就可以一直流通．即電容器會阻止直流電流流通而容許交流電流流通，當電氣負載需外加直流電壓而不可有交流電壓存在場合，只要在負載兩端並聯大容量之電容器可．此時交流電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．電解電容器的用途移相二組線圈中，如果在其中一組串聯電容器，並在二線線圈中施加相同交流電壓，則有串聯電容器的線圈所流通之電流就比無串聯電容器之線圈所流通之電流產生時間上之超前變化現象，二組線圈中所流通之電流會產生時間相差．單相電動機就常使用上述二組線圈來決定回轉方向與強化起動力及回轉力．此種目的所使用之電容器稱為移相用電容器．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(4)鋁電解電容器的特性與分類AluminumElectrolyticCapacitors電解電容器的電氣特性鋁電解電容器常用標稱：電容量（C）、損耗角正切（tanδ）、漏電流（LC）、額定工作電壓（WV）、阻抗（Z）電容量（μF）→是指在電容器上標明的電容量值，指單位電壓下所儲存的電荷數是設計容量的名義值。通常的計算公式如下：εrS3.6πdεr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㎡C=×10-6μF單位換算:1F=103mF=106μF=1012pFRatedCapacitance電解電容器的電氣特性損耗角正切（tanδ）→是電容器電能量損耗的有功功率與無功功率之比。等效串聯電路和電流電壓向量圖Tanδ=UrUC=IrIωCr=ωCrrUcUrUICrrUrUcIδUDF—TW表示方式Tanδ---JP表示方式DissipationFactor電解電容器的電氣特性漏電流（μA）→用來表徵電解電容器的絕緣品質LC與施加電壓、環境溫度和測試時間的關係T1T2T1＞T2ILCtILCU2U1U1＞U2t計算方式:I=kCVK:係數C:標稱容量V:標稱電壓LeakageCurrent電解電容器的電氣特性ESR(Ω)→指電解電容的等效串聯電阻因此電容器的ESR將隨著損耗角正切的增加而增大由電解電容器串聯等效電路得知：Tanδ=ωCr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ESR=tanδωCCLrABEquivalentSeriesResistance電解電容器的電氣特性紋波電流（mAr.m.s）→所承受的濾波電壓主要是直流電壓上疊加兩倍工頻的交流電壓成分，考查其承受紋波電壓的能力，將有助於正確使用電解電容紋波電流使電容溫升(85℃→10℃105℃→5℃)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RippleCurrent電解電容器的頻率特性Cf電容量與頻率曲線阻抗與頻率曲線Zf電解電容器的溫度特性C.tgδ—T的關係Z—T的關係Ctgδ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℃);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電解電容本體標識商標系列額定容量額定電壓額定溫度D/C極性(5)鋁電解電容器的壽命AluminumElectrolyticCapacitors電解電容器的壽命LoadlifespecifiedwithDC+ripplecurrentForRSRLRRRBRHRFMPMVMBMKM5H5B5M7H7WKWXFBNBLKLHLWNAWH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(6)鋁電解電容器的選用原則AluminumElectrolyticCapacitors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)環保要求(EU/RoHS&WEEE)(7)鋁電解電容器的使用注意事項AluminumElectrolyticCapacitors使用電解電容器的注意事項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。極性使用電解電容器的注意事項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。過電壓使用電解電容器的注意事項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。使用溫度和壽命使用電解電容器的注意事項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。防爆槽的安裝要求使用電解電容器的注意事項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。紋波電流使用電解電容器的注意事項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。充放電使用電解電容器的注意事項當電解電容器經過了長時間放置後，其漏電流有增加之傾向。因此在使用經過長時間放置後的電解電容器以前，需先施加額定電壓使其電氣特性恢復正常。如儲存時間長於6個月以上時，請串聯1KΩ之保護電阻，使其持續負載額定工作電壓30分鐘。電解電容器應儲存于正常大氣條件之環境。電容器的儲存使用電解電容器的注意事項不適當的焊錫溫度及時間可能造成表面膠管之異常收縮破裂，有時高溫也會藉由導針及端子導熱至素子內部，對產品造成不良影響。因此須儘量避免過高溫度及過長時間之焊錫。焊錫使用電解電容器的注意事項請勿施加過度之力於導針及端子上。請勿扳動已焊接於PC板上之電解電容器，更不要以電解電容器為施力點提起或移動整塊導針與端子機械強度使用電解電容器的注意事項一般使用之塑膠套管材質為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。套管材料使用電解電容器的注意事項如果使用鹵化有機溶劑洗基板，溶劑有可能滲進電解電容器內部引起腐蝕。焊錫後的基板清潔(8)鋁電解電容器的發展趨勢AluminumElectrolyticCapacitors電解電容器的發展趨勢小型化低阻抗片式化高速製造寬溫度高電壓長壽命注重環保更安定設計YourPartnerInSuccessTHANKS