如今,隨著經濟社會的發展,隨著科技水平的提高,獨石電容與瓷片電容都越來越普及地進入老百姓的日常生活,它們就在燈具內部。由於使用金屬鉭做介質,不需要像普通電解那樣使用電解液。另外,鉭電容不需像普通電解電容那樣使用了鍍了鋁膜的電容紙燒制,所以本身幾乎沒有電感,但同時也限制了它的容量。它被應用於大容量濾波的地方,像CPU插槽附近就可以看到鉭電容的身影,多同陶瓷電容,電解電容配合使用或是應用於電壓、電流不大的地方。
目錄
一、貼片鋁電解電容方案介紹
二、貼片鋁電解電容的優點
三、貼片鋁電解電容的作用
四、貼片鋁電解電容的主要參數
五、貼片鋁電解電容的特性
六、貼片鋁電解電容的構造
七、貼片鋁電解電容的原理
八、貼片鋁電解電容發展趨勢
正文
一、貼片鋁電解電容方案介紹
電解電容器是以電解的方法形成的氧化皮膜作為介質而作成的電容器。而鋁電解電容器是以高純度鋁當陽極,和以乙二醇、丙三醇、硼和氨水等等所組成的糊狀物當電解液,在電解液中電解使鋁表面產生一層極薄的氧化鋁膜為介質所作成的電容器。 電解電容器因為電介質薄膜可以作得很薄,因此可以作出體積小容量大的電容器,為大容量電容器的主要的零件。但是電解電容器卻有不少缺哈,例如頻井特性和溫度特性差,而且漏電流和介質損失大等等。另外,當極性被反接時或兩端所加得電壓超出規格時,其安全性將被破壞,電解液將被氣化而爆出(即俗稱所謂的擊穿)有很多的外在環境因素都會引起電解電容器性能上的劣化,如溫度、溼度、氣壓和振動等,電氣方面的影響則包括了電壓、漣波、電流和充放電等。
二、貼片鋁電解電容的優點
貼片鋁電解電容與傳統的電解電容相比,它採用具有高導電度、高穩定性的導電高分子材料作為固態電解質,代替了傳統鋁電解電容器的電解液,它所採用的電解質電導率很高,再加上其獨特的結構設計,大幅度改善傳統液態鋁電解電容器的缺點,展現出極為優異的特性。
1、理想的高頻低阻抗特性。高分子聚合物固體電解電容器的損耗極低,具有理想的高頻低阻抗特性,所以廣泛應用於退藕、濾波設計等電路中,效果理想,特別是高頻濾波效果優秀。通過一個實驗可以更加直觀和清除地看出高分子聚合物固體鋁電解電容器與普通電容器之間的高頻特性明顯差異。在平滑電路輸入疊加1MHz(峰一封值電壓8V)高頻幹擾信號,用1隻47UF的高分子聚合物固體電解電容器濾波,可使噪聲降到僅有峰一峰電壓30mv輸出。要達到同樣的濾波效果,需要並聯4隻1000UF的普通型液態鋁電解電容器,或者並聯接入3隻100UF的鉭電解電容器。
2、耐大紋波電流能力強。高分子聚合物固體電解電容器具有耐大紋波電流的能力,適宜在開關電源電路中短時間內提供較大的電流。短時間內端電壓下降明顯,所以對外提供高頻電流的能力很強,具備很好的瞬間響應特性。
3、頻率特性平坦和溫度特性良好。高分子聚合物固體電解電容器在0、1~10MHz頻段內具有平坦的電容量——頻率特性。它還具有極佳的溫度特性,一般溫度從-55度變到105度,電容量僅改變-5%~+8%高分子聚合物固體鋁電解電容器還具有長壽命、高可靠性、它主要應用於主板旁路電容、DC/DC變換器、小型大功率電源、電源退藕、高頻噪聲抑制電路及可攜式電子設備等。高分子聚合物固體鋁電解電容器由於使用鋁和導電高分子聚合物材料,因此不會燃燒或冒煙,不會爆炸。
三、貼片鋁電解電容的作用
電解電容器是以電解的方法形成的氧化皮膜作為介質而作成的電容器。而鋁電解電容器是以高純度鋁當陽極,和以乙二醇、丙三醇、硼和氨水等等所組成的糊狀物當電解液,在電解液中電解使鋁表面產生一層極薄的氧化鋁膜為介質所作成的電容器。
1、濾波作用
在電源電路中,整流電路將交流變成脈動的直流,而在整流電路之後接入一個較大容量的電解電容,利用其充放電特性,使整流後的脈動直流電壓變成相對比較穩定的直流電壓。在實際中,為了防止電路各部分供電電壓因負載變化而產生變化,所以在電源的輸出端及負載的電源輸入端一般接有數十至數百微法的電解電容.由於大容量的電解電容一般具有一定的電感,對高頻及脈衝幹擾信號不能有效地濾除,故在其兩端並聯了一隻容量為0、001--0、lpF的電容,以濾除高頻及脈衝幹擾。
2、耦合作用
在低頻信號的傳遞與放大過程中,為防止前後兩級電路的靜態工作點相互影響,常採用電容藕合,為了防止信號中韻低頻分量損失過大,一般總採用容量較大的電解電容。
四、貼片鋁電解電容的主要參數
1、等效串聯ESR ESR的高低,與電解電容結構、電解電容的容量、電壓、頻率及溫度…都有關,ESR要求越低越好。當額定電壓固定時,容量愈大ESR愈低。當容量固定時,選用高額定電壓的品種可以降低ESR。低頻時ESR高,高頻時ESR低,高溫也會使ESR上升。等效串聯電阻ESR很多品牌可以從規格說明書上查到。
2、漏電流鋁電解電容都存在漏電的情況,這是物理結構所決定的。不用說,漏電流當然是越小越好。電解電容容量愈高,漏電流就愈大;降低工作電壓可降低漏電流。反過來選用更高耐壓的品種也會有助於減小漏電流。結合上面的兩個參數,相同條件下優先選取高耐壓品種的確是一個簡便可行的好方法;降低內阻、降低漏電流、降低損失角、增加壽命。真是好處多多,唯價格上會高一些。有個說法,既電解電容工作在遠低於額定工作電壓時,由於不能得到有效的足以維持電極跟電解液之間的退極化作用,會導致電解電容的極化而降低漣波電流,增大ESR,從而提早老化。但是這個說法的前提是「遠低於額定工作電壓」,綜合一些長期的實踐經驗來看,選取額定工作電壓標稱值的2/3左右為正常工作電壓,是比較合理可*的。業餘情況下可以對電解電容的漏電流大體上估計一下。把相同容量的電解電容按照額定承受電壓進行充電,放置一段時間後再檢測電解電容兩端的電壓下降程度。下降電壓越少的漏電流就越小。
3、標稱參數就是電解電容外殼上所列出的數值①靜電容量,用uF表示。②工作電壓(workingvoltage)簡稱WV,應為標稱安全值,也就是說應用電路中,不得超過此標稱電壓。③溫度:常見的大多為85度、105度。高溫條件下(例如純甲類功放)要優選105度標稱的。一般情況下優選高溫度係數的對於改善其他參數性能也有積極的幫助。
4、損耗電容在電場作用下,在單位時間內因發熱所消耗的能量叫做損耗。各類電容都規定了其在某頻率範圍內的損耗允許值,電容的損耗主要由介質損耗,電導損耗和電容所有金屬部分的電阻所引起的。在直流電場的作用下,電解電容的損耗以漏導損耗的形式存在,一般較小,在交變電場的作用下,電容的損耗不僅與漏導有關,而且與周期性的極化建立過程有關。
5、紋波電流:紋波電流對於石機的濾波電路來說,是一個很重要的參數。紋波電流是愈高愈好。它的高低與工作頻率相關,頻率越高紋波電流越大,頻率越低紋波電流越小。傳統的認為我們需要在低頻時能夠有很高的紋波電流,以求得到良好的大電流放電特性,使的低頻更加結實飽滿富有彈性,以及良好的控制驅動特性;實際上在高頻時高的紋波電流對音色的正面幫助也很大,可以使高頻有更好的延伸和減小粗糙感。
6、頻率特性:隨著頻率的上升,一般電解電容的電容量呈現下降的規律。
五、貼片鋁電解電容的特性
1、有極性電解電容
有極性電解電容由於內部結構的原因,兩根引腳有正負極之分,使用中不能相互搞反,否則不但不能起到正常作用,還會引起爆炸。為減輕這種危害,這種電解電解電容上設有防爆口。有極性電解電容的特點是容量可以做的很大,且容量越大體積越大,漏電流也比較大。
2、無極性電解電容
無極性電解電容又稱雙極性電解電容,無極性電解電容由於採用了雙氧化膜結構,使電解電解電容的引腳變成了無極性的,同時又保留了電解電容體積小、容量大、成本低的優點。音響中分頻電路的分頻電容就是無極性電解電容。
3、鉭電解電容
鉭電解電容採用防潮、阻燃性環氧樹脂包封,體積小、漏電流和介質損耗小,頻率及溫度特性好,壽命長,可靠性高、穩定性好,而且有很寬的工作溫度範圍,長時間工作和擱置後性能穩定。它適用於尖端軍事,計算機,汽車,通信,高檔家用電器等領域。
4、非固體鉭電解電容
它是管狀半密封、有極性、非固體電介質、燒結陽極鉭質電解電容,它具有體積小、漏電流小、性能優良、穩定可靠、壽命長等優點。適用於通信,宇航等軍用及民用電子設備。
5、固體鉭電解電解電容
它是金屬外殼全密封固體電介質電解電解電容。具有體積小、工作溫度寬、性能穩定可靠、壽命長等優點。廣泛適用於軍用及民用儀器儀表及其他電子設備。
六、貼片鋁電解電容的構造
鋁電解電容器的素子,正負極是使用高純度的鋁箔組成,正負極之間是以浸漬電解液後的電解紙做為分離層,外部由橡膠塞和鋁殼組成,用鋁殼和橡膠密封的目的是為了保護內部的素子和抑制電解液揮發,保證製品壽命。鋁電解電容上的壓力閥是作用是當不正確使用時,如接入負電壓或正電壓過大,內部壓力會增大,為了防止電容爆炸,電容器的一部分被做的很薄以具有壓力閥的作用。壓力閥位於電容器的頂部,所以當使用有壓力閥的電容器時,其上方必須需有足夠的空間。
七、貼片鋁電解電容的原理
電解電容器通常是由金屬箔(鋁/鉭)作為正電極,金屬箔的絕緣氧化層(氧化鋁/鉭五氧化物)作為電介質,電解電容器以其正電極的不同分為鋁電解電容器和鉭電解電容器。鋁電解電容器的負電極由浸過電解質液(液態電解質)的薄紙/薄膜或電解質聚合物構成;鉭電解電容器的負電極通常採用二氧化錳。由於均以電解質作為負電極(注意和電介質區分),電解電容器因而得名。
八、貼片鋁電解電容發展趨勢
隨著電解電容製造技術的不斷發展,設備製造成本及其材料成本的不斷下降,點解電容也成為製造商普遍看好的品質,其未來發展也大致呈現以下幾種趨勢:
1、體積縮小化扁平化
近些年來隨這點解電容鋁箔比容的不斷提高,為電解電容的體積縮小化,低成本化創造了必要條件,化箔強度的提高頁尾電容器扁平化及其整機薄型話創造了條件。高強度高比容的點解的鋁箔發展趨勢也造成電容器體積的不斷縮小及其扁平化。
2、低阻抗耐,打紋波電流,長壽命
高電導率材料,離子液體的開發,促成電解質的電導率不斷提高,新型點解電容的箔紙的密度及其阻抗也在不斷降低,電容器耐高溫密封材料的發展,是電容器低阻抗,耐大紋波,長壽命的性能大大改善。在高溫工作環境下,萬小時級的電容產品也相應出現。
3、上限工作溫度的使用壽命不斷提高
隨著汽車電子行業的的發展,電容器在上限溫度工作下的使用壽命不斷改善,125℃的電容器的壽命從1000~2000h提高到3000~5000h,上限工作溫度150℃,壽命1000~2000h的鋁電解電容也量產化,隨這汽車工業的不斷發展,電容器的上限工作溫度的使用壽命也會進一步的發展。
4、固態電解電容的商品化迅速提升
因為固態電解電容比傳統的鋁電解電容更能適應極端的工作溫度,發生故障對電路板的風險性也大大減小。固態電容也更適用於高技術,高精密的電子產品。但由於固態電容的造價要遠高於點解電容,所以嚴重阻礙的其的商業化。但是隨這時間的不斷推移,生產技術的不斷革新,使得近些年固態電容的製造成本也在不斷降低。隨這時間技術的沉澱,固態電容實現商品化也指日可待。
5、片式電容進一步發展
片式電容相比傳統的點解電容最大的優點就是可以實現機器安裝,更適合於工業化發展的自動化及量產化。近些年片式電容的專利保護期即將結束,產品的規格品種也迅速擴大,電容器的生產技術不斷發展,機械製造成本和材料成本也大幅度的下降。工業自動化進程的加快也會為片式電容的發展帶來先機條件。