《铝电解电容器技术讲座(_艾华).》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铝电解电容器技术讲座(_艾华).（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 铝电解电容器铝电解电容器 技术讲座技术讲座 讲师讲师: :殷宝华殷宝华 Version:071013Version:071013 Aluminum Electrolytic CapacitorsAluminum Electrolytic Capacitors 1.1.鋁電解電容器的基本原理鋁電解電容器的基本原理 2.2.鋁電解電容器的製造流程鋁電解電容器的製造流程 3.3.鋁電解電容器的用途鋁電解電容器的用途 4.4.鋁電解電容器的特性與分類鋁電解電容器的特性與分類 5.5.鋁電解電容器的壽命鋁電解電容器的壽命 6.6.鋁電解電容器的選用原則鋁電解電容器的選用原則 7.7.鋁電解電容器的注意
2、事項鋁電解電容器的注意事項 8.8.鋁電解電容器的發展趨勢鋁電解電容器的發展趨勢 目目 錄錄 (1)鋁電解電容器的基本原理 Aluminum Electrolytic CapacitorsAluminum Electrolytic Capacitors 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，
3、 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AL2 O3，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 電容器的等效電路電容器的等效電路 R1R1：電極和引出端子的電阻：電極和引出端子的電阻 R2R2：陽極氧化膜和電解質的電阻：陽極氧化膜和電解質的電阻 R3R3：損壞的陽極氧化膜的絕緣電阻：損壞的陽極氧化膜的絕緣電阻 D1D1：具有單向導電
4、性的陽極氧化膜：具有單向導電性的陽極氧化膜 C1C1：陽極箔的容量：陽極箔的容量 C2C2：陰極箔的容量：陰極箔的容量 L L ：電極及引線端子等所引起的等效電感量：電極及引線端子等所引起的等效電感量 鋁電容器的結構 引出線引出線 皮頭皮頭 鋁殼鋁殼 陽極箔陽極箔 陰極箔陰極箔 套管套管 防爆閥 電解紙電解紙 引線式引線式 鋁電容器的結構 蓋板式蓋板式 蓋板蓋板 引出條引出條 鋁殼鋁殼 陽極箔陽極箔 陰極箔陰極箔 膠帶膠帶 電解紙電解紙 固定劑固定劑 套管套管 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
5、的製造流程 Aluminum Electrolytic CapacitorsAluminum Electrolytic Capacitors 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 Aluminum Electrolytic CapacitorsAluminum Electrolytic Capacitors 電解電容器的用途 濾波作用濾波作用 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
6、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
7、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 火花防止火花防止 衝擊波的吸收衝擊波的吸收 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
8、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 交流之頻率交流之頻率( (分頻分頻) ) 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
9、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壓降的利用 交
10、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 Aluminum Electrolytic CapacitorsAluminum Electrolytic Capacitors 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（tan ）、漏電流（LC ）、額定工作電壓（WV ）、阻抗（Z） 電容量（ F F）
11、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： r S 3.6d r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= 10-6F 單位換算單位換算:1F= 10:1F= 10 3 3 mF=mF=106F=1012pF Rated CapacitanceRated Capacitance 電解電容器的電氣特性 損耗角正切損耗角正切（ t an ） 是電容器電能量損耗的有是電容器電能量損耗的有 功功率與無功功率之比。功功率與無功功率之比。 等效串聯電路和電流電
12、壓向量圖 T an = Ur UC = Ir I Cr = Cr r UcUcUrUr U U I CrCr r r Ur Uc I U DF TWDF TW表示方式表示方式 Tan Tan -JP表示方式 Dissipation FactorDissipation Factor 電解電容器的電氣特性 漏電流（ A ） 用來表徵電解電容器的絕緣品質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 T1 T2 T1T2 ILC t ILC U2 U1 U1U2 t 計算方式計算方式:I=k CV :I=k CV K:K:係數係數 C:C:標稱容量標稱容量 V:V:標稱電壓標
13、稱電壓 Leakage CurrentLeakage Current 電解電容器的電氣特性 ESR() 指電解電容的等效串聯電阻指電解電容的等效串聯電阻 因此電容器的因此電容器的ESRESR將隨著損耗角正切的增加而增大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：由電解電容器串聯等效電路得知：Tan= Cr Tan= Cr 式中損耗電阻式中損耗電阻r r 是由三部分組成（是由三部分組成（1 1）氧化膜介質損耗的等效串聯電阻）氧化膜介質損耗的等效串聯電阻r r介介;(2);(2) 代表電解液的等效串聯電阻代表電解液的等效串聯電阻r r液（液（3 3）代表金屬電極，引出線）代表金屬電
14、極，引出線( ( 片片) )以及接觸電阻等組成的以及接觸電阻等組成的r r金。即：金。即：r=rr=r介介+r+r液液+r+r金金 r r為串聯等效電阻即為串聯等效電阻即ESR ESR 故故 ESR=ESR= t ant an C C C CL L r r A A B B Equivalent Series Resistance 電解電容器的電氣特性 紋波電流（mA r.m.s）所承受的濾波電壓主要是直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壓的能力，將有助於正確使用電
15、解電容 紋波電流使電容溫升紋波電流使電容溫升(85 (85 10 105 105 5 ) ) 紋波電流用耐久性試驗驗證紋波電流用耐久性試驗驗證( (電氣特性能否達到要求電氣特性能否達到要求) ) 紋波電流的頻率因數紋波電流的頻率因數 紋波電流的溫度因數紋波電流的溫度因數 Ripple Current 電解電容器的頻率特性 C C f f 電容量與頻率曲線電容量與頻率曲線 阻抗與頻率曲線阻抗與頻率曲線 Z Z f f 電解電容器的溫度特性 C. t g T的關係 ZT的關係 C C t g 電解電容器的分類 uu按工作電壓可分為按工作電壓可分為: :低壓、中壓及高壓等低壓、中壓及高壓等(4V-450V)(4V-450V) uu按不同的使用溫度範圍可分為按不同的使用溫度範圍可分為: :常溫常溫(-40(-40+85),+85),高溫高溫(105(105 以上以上),),寬寬 溫溫(-55(-55+12
