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电源里有水的元件“铝电解电容”

作者:ZLG致远电子时间:2017-03-02来源:电子产品世界收藏

  是唯一有“水”的元器件,不爽的时候还会爆浆,因为具有很高的单位CV值和价格低廉而被广泛使用在各种电子产品中。让我们一起来了解下是怎样制造出来的,以及它有哪些特性。

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

    

 

  电解电容是唯一一种带有液体的元器件,在所有的电容器中,相同尺寸下,的CV值最大,即能的存储电荷最多,价格最便宜。

  电容器的基本模型如图1所示,静电容量的公式如下:

    

 

  ε:介电常数

  S:电极板的面积(m2)

  D:两电极板之间的距离

    

  图2 常见的电解电容及其结构

  实现电解电容性能是靠铝壳中间的素子,素子的结构如图3、图4。

    

  图4 电容的等效电路

  作为铝电解电容的电介质氧化膜(Al2O3)的介电常数通常为8~10,这个值并不比其他类型的电容大,但是,通过对铝箔进行蚀刻扩大表面积,并使用电化学的处理得到更薄更耐压的氧化电介质层,使铝电解电容可以取得比其他电容器更大的单位面积CV值。

  制造过程

  1、蚀刻(扩大大表面积)

  蚀刻的作用是扩大铝表面积。

    

 

  2、化成(形成电介质层)

  在阳极铝箔表面形成电介质层(Al2O3)

    

 

  3、剪裁

  按照产品要求裁剪铝箔

    

 

  4、卷绕

  将阴极铝箔和阳极铝箔之间插入电解纸,然后卷绕成圆柱形,在卷绕工艺上阴极箔和阳极箔连接上端子。

    

 

  5、含浸

  将素子浸入电解液中,电解液能对电介质进一步修复。

    

 

  6、密封

  将素子装入铝壳中用封口胶密封。

    

 

  基本性能:

  1、静电容量

  铝电解电容的静电容量是在20℃,120Hz,0.5V的交流条件下测试的值,一般来说,温度升高,容量值也会升高;温度低容量也会降低。频率越高,容量越小;频率越低,容量越大。

    

  图5 静电容量的温度特性

    

  图6 静电容量的频率特性

  2、Tanδ(损耗角)

  交流电流流过铝电解电容时,会产生损耗,因为铝电解电容的电解液、电解纸和其他接触电阻的存在,铝电解电容等效于串联了电阻R,见图7、图8和图9。

    

  图7 铝电解电容的等效模型

    

  图8 Tanδ定义图

    

  图9 Tanδ的温度特性

  3、漏电流LC

  铝电解电容在承受直流电压时,会有一个小直流电流过电容,理想电容器是不能通直流的,称之为漏电流LC。LC会随时间变化,如图10、图11,最后达到一个稳定值。但温度升高时,LC增加;施加电压降低,LC也会减少。

    

  图10 漏电流时间特性

    

  图11 漏电流温度特性

  4、阻抗频率特性

  铝电解电容的等效模型有C、R、L组成,电容器两端的频率-阻抗特性也由C、R、L的频率-阻抗特性叠加组成。如图12。1/ωC是容抗,直线向下45°角。ωL是感抗,直线向右上45°角。R代表等效串联电阻。在低频区间,有频率依存的电介质损失影响大,因而R线向下。在高频区间,电解液和电解纸的阻值占主导地位,不在受频率影响,因而R值趋于稳定。

    

  图12 阻抗的频率特性

  阻抗也受温度影响:温度升高,阻抗减少;温度降低阻抗增大。

    

  图13 阻抗、ESR的温度频率特性

  5、ZLG电源的电解电容的选型

  ZLG的电源产品除常规关注的电压、C、R、L特性外,根据电源拓扑结构的不同,对流过电容的电流、工作的温升也需计算、实测、确保留够足够的余量,保证产品的寿命。



关键词: 铝电解电容

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