電源裡有水的元件「鋁電解電容」

2021-01-10 電子產品世界

　　鋁電解電容是唯一有「水」的元器件，不爽的時候還會爆漿，因為具有很高的單位CV值和價格低廉而被廣泛使用在各種電子產品中。讓我們一起來了解下鋁電解電容是怎樣製造出來的，以及它有哪些特性。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201703/344724.htm

　　  

 

　　電解電容是唯一一種帶有液體的元器件，在所有的電容器中，相同尺寸下，鋁電解電容的CV值最大，即能的存儲電荷最多，價格最便宜。

　　電容器的基本模型如圖1所示,靜電容量的公式如下：

　　  

 

　　ε：介電常數

　　S：電極板的面積(m2)

　　D：兩電極板之間的距離

　　  

　　圖2 常見的電解電容及其結構

　　實現電解電容性能是靠鋁殼中間的素子，素子的結構如圖3、圖4。

　　  

　　圖4 電容的等效電路

　　作為鋁電解電容的電介質氧化膜(Al2O3)的介電常數通常為8~10，這個值並不比其他類型的電容大，但是，通過對鋁箔進行蝕刻擴大表面積，並使用電化學的處理得到更薄更耐壓的氧化電介質層，使鋁電解電容可以取得比其他電容器更大的單位面積CV值。

　　製造過程

　　1、蝕刻(擴大大表面積)

　　蝕刻的作用是擴大鋁表面積。

　　  

 

　　2、化成(形成電介質層)

　　在陽極鋁箔表面形成電介質層(Al2O3)

　　  

 

　　3、剪裁

　　按照產品要求裁剪鋁箔

　　  

 

　　4、卷繞

　　將陰極鋁箔和陽極鋁箔之間插入電解紙，然後卷繞成圓柱形，在卷繞工藝上陰極箔和陽極箔連接上端子。

　　  

 

　　5、含浸

　　將素子浸入電解液中，電解液能對電介質進一步修復。

　　  

 

　　6、密封

　　將素子裝入鋁殼中用封口膠密封。

　　  

 

　　基本性能：

　　1、靜電容量

　　鋁電解電容的靜電容量是在20℃，120Hz，0.5V的交流條件下測試的值，一般來說，溫度升高，容量值也會升高;溫度低容量也會降低。頻率越高，容量越小;頻率越低，容量越大。

　　  

　　圖5 靜電容量的溫度特性

　　  

　　圖6 靜電容量的頻率特性

　　2、Tanδ(損耗角)

　　交流電流流過鋁電解電容時，會產生損耗，因為鋁電解電容的電解液、電解紙和其他接觸電阻的存在，鋁電解電容等效於串聯了電阻R，見圖7、圖8和圖9。

　　  

　　圖7 鋁電解電容的等效模型

　　  

　　圖8 Tanδ定義圖

　　  

　　圖9 Tanδ的溫度特性

　　3、漏電流LC

　　鋁電解電容在承受直流電壓時，會有一個小直流電流過電容，理想電容器是不能通直流的，稱之為漏電流LC。LC會隨時間變化，如圖10、圖11，最後達到一個穩定值。但溫度升高時，LC增加;施加電壓降低，LC也會減少。

　　  

　　圖10 漏電流時間特性

　　  

　　圖11 漏電流溫度特性

　　4、阻抗頻率特性

　　鋁電解電容的等效模型有C、R、L組成，電容器兩端的頻率-阻抗特性也由C、R、L的頻率-阻抗特性疊加組成。如圖12。1/ωC是容抗，直線向下45°角。ωL是感抗，直線向右上45°角。R代表等效串聯電阻。在低頻區間，有頻率依存的電介質損失影響大，因而R線向下。在高頻區間，電解液和電解紙的阻值佔主導地位，不在受頻率影響，因而R值趨於穩定。

　　  

　　圖12 阻抗的頻率特性

　　阻抗也受溫度影響：溫度升高，阻抗減少;溫度降低阻抗增大。

　　  

　　圖13 阻抗、ESR的溫度頻率特性

　　5、ZLG電源的電解電容的選型

　　ZLG的電源產品除常規關注的電壓、C、R、L特性外，根據電源拓撲結構的不同，對流過電容的電流、工作的溫升也需計算、實測、確保留夠足夠的餘量，保證產品的壽命。


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