铝电解电容原理应用

铝电解电容器----原理及应用电容器的定义C=εS/3.6πd(pF)S:cm2d:cm1F=106uF=106pF介质介电常数空气:1一般物质:2-5铝氧化膜:7-10铝电解电容器的形状分类片式(SMD)引线式(Radialtype)焊针式(Snap-in)螺栓式(Screwtype)铝电解电容器的结构特点工作介质是金属氧化膜正极是金属基体真正的负极是电解液(或电解质),实际负极是引出负极铝电解电容器的工艺流程和内部结构工艺流程分切---铆接---卷绕---浸渍---装配---老化---测试---包装铝电解电容器的性能特点比容量高具有自愈特性具有单向导电性工作电压有上限(550V)损耗角较大,温度频率特性差绝缘性能差铝电解属有限寿命元件铝电解电容器主要电性能参数容量(uF)损耗角正切(%)漏电流(uA,mA)ESR—等效串联电阻(mΩ)阻抗(mΩ)纹波电流(mA,A)容量E6(E12)系列优选数容量偏差M:±20%K:±10%Q:-10%---+20%T:-10%---+50%单位:uF(mF,F)影响容量的因素箔片的比容电解液温度频率损耗角正切有功功率与无功功率的比值(%)tgδ=WCR=2πfCR影响损耗的因素容量频率ESR值温度漏电流漏导电流(泄漏电流)由铝氧化膜表面的缺陷引起I=KCU影响漏电流的因素电压大小容量温度时间原材料的纯度等效串联电阻---ESR单位:mΩESR=tgδ/wc影响ESR的因素铝箔的比容电解纸的密度电解液的电导率电容器的制造工艺电容器的结构等效串联电感---ESL单位:H,nH电感的影响*限制使用频率上限*ESL值大则ESR值也大*ESL值大的电容允许通过的IR小电感与其他参数的关系ESL大,则IR小,高频抗干扰能力小,tgδ大减小ESL的措施增加箔的面积即选用低比容箔采用多对引线条引出采用轴向引出方式增加箔的宽度不使用长而细的引出线采用负极引出或叠箔式结构纹波电流---IR单位:mA,A由脉动电压引起公式:影响耐纹波电流能力的因素频率电容量散热面积允许温升散热系数损耗值(或ESR)耐纹波电流的确定和测量确定芯包中心允许温升5℃(10℃)与频率(频率系数)和温度(温度系数)有关测量:1.表面测量法(小型产品)2.中心测量法(大型产品)不同工艺结构区别对待电容器的寿命1.影响电容器的寿命的因素电容器本身的特性设计工艺制造过程环境温度施加的纹波电流施加的工作电压电容器的寿命2.电容器的寿命推算其中：L0为电容器额定寿命L为实际使用寿命T0为额定温度T为环境温度ΔT为芯包允许温升I0额定纹波电流I为实际施加的纹波电流铝电解电容器的应用场合整流滤波,输出滤波能量贮存,充放电旁路,耦合特殊用途时间常数音频电路电机启动校正电路铝电解电容器的串并联使用参数的一致性容量损耗ESR漏电流均衡(分压)电阻:R=1000/0.015C(KΩ)铝电解电容器温度频率特性温度特性容量：T↗容量↗损耗：T↗损耗↘ESR：T↗ESR↘漏电流：T↗漏电流↗频率特性容量：f↗容量↘损耗：f↗损耗↗ESR：f↗ESR↘耐IR能力：f↗耐IR↗铝电解电容器温度特性曲线铝电解电容器频率特性曲线铝电解电容器失效特性曲线铝电解电容器的失效模式干涸容量下降,损耗上升漏电流变大短路开路防爆释放阳极腐蚀铝电解电容器的失效分析容量下降,损耗上升1.制造原因氧化膜缺陷氧化膜水合含浸量不足密封不实2.使用原因过电压反向电压纹波电流过大频繁充放电环境温度过高长时间使用铝电解电容器的失效分析漏电流变大1.制造原因氧化膜缺陷氧化膜水合原材料纯度不够密封不实工艺卫生问题2.使用原因过电压反向电压环境温度过高纹波电流过大频繁充放电长时间使用铝电解电容器的失效分析短路1.制造原因箔或引线毛刺附着金属微粒氧化膜缺陷2.使用原因引线受应力过电压反向电压铝电解电容器的失效分析防爆释放1.制造原因含浸量过多或不足多或少氧化膜缺陷工艺卫生问题2.使用原因过电压反向电压纹波电流过大频繁充放电环境温度过高长时间使用铝电解电容器的失效分析开路1.制造原因铆接不良原材料纯度不够工艺卫生问题2.使用原因机械应力请洗剂的使用铝电解电容器的失效分析阳极腐蚀1.制造原因原材料纯度不够工艺卫生问题箔耐压偏低2.使用原因纹波电流过大频繁充放电环境温度过高洗净剂的使用铝电解电容器试验方法序号试验项目主要内容1浪涌电压冲电30s,放电5min30s,循环1000次2高低温特性常温-下限温度(-40,-55)-常温-上限温度(85,105)—常温3防爆试验0.7UR交流或反向电压4高温负荷上限温度下,施加额定IR,额定的工作时间5高温贮存上限温度下,无负荷1000h6耐焊接热350℃,3.5s7耐湿性40℃,90-95%RH8耐溶剂性异丙醇,20-25℃,30s9耐振性10-55-10HZ/分,振幅1.5mm,x-y-z方向各2小时防爆试验方法军标(美军标,国军表)UL标准JIS标准国标企业标准客户要求铝电解电容器使用注意事项普通铝电解有正负极电容器两端电压要小于额定电压(0.6-0.8UR)普通铝不适用于频繁充放电电路铝电解使用时,纹波电流不得超过其承受能力铝电解工作环境温度应尽可能低且不得高于额定上限温度铝电解长期存放后因重新老化铝电解应储存于温度较低和干燥的环境中铝电解电容器安装注意事项铝电解的铝外壳与负极间不绝缘安装时应尽量避免机械应力铝电解焊接时应尽量避免长时间高温(＜270℃,4s)印制电路板孔距应与铝电解脚距相匹配带防爆阀的铝电解安装应留有足够空间(≤8:2mm;10-16:3mm;≥18:5mm)电容器的洗净要按产品规格书要求执行铝电解电容器使用时要远离发热元件JH产品与CHEMICON产品对照序号JH产品Chemicon产品产品性能1CD110SMG85℃标准品2CD263KMG105℃标准品3CD287LXF105℃高频低阻4CD293SMQ85℃标准品5CD294KMQ105℃标准品6CD296KMM105℃长寿命耐大纹波电流7CD135SME85℃标准品8CD136KMH105℃标准品铝电解电容器的发展趋势小型化、扁平化低阻抗、耐大纹波电流、长寿命化上限温度寿命提高(125℃-150℃)固体电解质电容器的商品化V-chip的技术已日渐成熟谢谢!2003-7