铝电解电容Word下载.docx
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∙一、电容的分类和作用
∙电容（Electriccapacity），由两个金属极，中间夹有绝缘材料（介质）构成。
由于绝缘材料的不同，所构成的电容器的种类也有所不同。
按结构可分为：
固定电容，可变电容，微调电容。
按介质材料可分为：
气体介质电容，液体介质电容，无机固体介质电容，有机固体介质电容电解电容。
按极性分为：
有极性电容和无极性电容。
我们最常见到的就是电解电容。
电容在电路中具有隔断直流电，通过交流电的作用，因此常用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐。
二、电容的种类
电容的种类有很多，可以从原理上分为：
无极性可变电容、无极性固定电容、有极性电容等，从材料上可以分为：
CBB电容（聚乙烯），涤纶电容、瓷片电容、云母电容、独石电容、电解电容、钽电容等。
无感CBB电容2层聚丙乙烯塑料和2层金属箔交替夹杂然后捆绑而成。
无感，高频特性好，体积较小不适合做大容量，价格比较高，耐热性能较差。
电解电容两片铝带和两层绝缘膜相互层叠，转捆后浸泡在电解液（含酸性的合成溶液）中。
容量大。
高频特性不好。
电解电容其作用是
隔直流：
作用是阻止直流通过而让交流通过。
旁路（去耦）：
为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。
耦合：
作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路。
滤波：
将整流以后的锯齿波变为平滑的脉动波，接近于直流。
储能：
储存电能，用于必须要的时候释放。
1uF/100V，0.1uF/100V，0.01uF/100V，0.0033uF/100V。
以上为无感CCB电容。
电容器的参数与特点
1．标称电容量。
电容器产品标出的电容量值。
云母和陶瓷介质电容器的电容量较低（大约在5000pF以下）；
纸、塑料和一些陶瓷介质形式的电容器居中（大约在0.005uF~1.0uF）；
通常电解电容器的容量较大。
这是一个粗略的分类法。
2．类别温度范围。
电容器设计所确定的能连续工作的环境温度范围。
该范围取决于它相应类别的温度极限值，如上限类别温度、下限类别温度、额定温度（可以连续施加额定电压的最高环境温度）等。
3．额定电压。
在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下，可以连续施加在电容器上的最大直流电压或最大交流电压的有效值或脉冲电压的峰值。
电容器应用在高电压场和时，必须注意电晕的影响。
电晕是由于在介质/电极层之间存在空隙而产生的，它除了可以产生损坏设备的寄生信号外，还会导致电容器介质击穿。
在交流或脉动条件下，电晕特别容易发生。
对于所有的电容器，在使用中应保证直流电压与交流峰值电压之和不得超过电容器的额定电压。
4．损耗角正切。
在规定频率的正弦电压下，电容器的损耗功率除以电容器的无功功率为损耗角正切。
在实际应用中，电容器并不是一个纯电容，其内部还有等效电阻，它的简化等效电路如附图所示。
对于电子设备来说，要求RS愈小愈好，也就是说要求损耗功率小，其与电容的功率的夹角要小。
5．电容器的温度特性。
通常是以20℃基准温度的电容量与有关温度的电容量的百分比表示。
6．使用寿命。
电容器的使用寿命随温度的增加而减小。
主要原因是温度加速化学反应而使介质随时间退化。
7．绝缘电阻。
由于温升引起电子活动增加，因此温度升高将使绝缘电阻降低
东莞宇顺塑胶电子有限公司介绍说明
本公司在广东省的东莞，专业从事铝电解电解电容的开发与生产。
是国家重点扶持的高新技术企业之一。
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本公司透过专利技术的综合运用在如下产品上达到国际水平：
1、点焊机用铝电解电容；
2、高频率储能充放电频闪灯铝电解电解电容；
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4、激光切割机、等离子切割机、充磁机、跑步机用铝电解电解电容；
5、功率因素纠正用铝电解电解电容；
6、节能灯、电子镇流器用高频耐大纹铝电解电解电容；
7、大型工业电源、户外通讯电源用铝电解电解电容；
8、变频器、UPS、EPS用铝电解电解电容；
9、雷达、航空、军工领域用铝电解电解电容；
10、金卤灯、无极灯、电动车控制器用铝电解电解电容等。
电容器在电子线路中的作用一般概括为：
通交流、阻直流。
电容器通常起滤波、旁路、耦合、去耦、转相等电气作用，是电子线路必不可少的组成部分。
在集成电路、超大规模集成电路已经大行其道的今天，电容器作为一种分立式无源元件仍然大量使用于各种功能的电路中，其在电路中所起的重要作用可见一斑。
作贮能元件也是电容器的一个重要应用领域，同电池等储能元件相比，电容器可以瞬时充放电，并且充放电电流基本上不受限制，可以为熔焊机、闪光灯等设备提供大功率的瞬时脉冲电流。
电容器还常常被用以改善电路的品质因子，如节能灯用电容器。
1.隔直流：
2.旁路（去耦）：
3.耦合：
作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路
4.滤波：
5.温度补偿：
针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响，而进行补偿，改善电路的稳定性。
6.计时：
电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数。
7.调谐：
对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机、电视机。
8.整流：
在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。
9.储能：
例如相机闪光灯，加热设备等等。
（如今某些电容的储能水平已经接近锂电池的水准，一个电容储存的电能可以供一个手机使用一天。
电容器电容器通常简称其为电容，用字母C表示。
定义1：
电容器，顾名思义，是‘装电的容器’，是一种容纳电荷的器件。
英文名称：
capacitor。
电容是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于隔直，耦合，旁路，滤波，调谐回路，能量转换，控制电路等方面。
定义2：
电容器，任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体（包括导线）间都构成一个电容器。
电容器在电路中的作用
在直流电路中，电容器是相当于断路的。
电容器是一种能够储藏电荷的元件，也是最常用的电子元件之一。
这得从电容的结构上说起。
最简单的电容是由两端的极板和中间的绝缘电介质[1]构成的。
通电后，极板带电，形成电压（电势差），但是中间由于是绝缘的物质，所以是不导电的。
不过，这样的情况是在没有超过电容器的临界电压（击穿电压）的前提条件下的。
我们知道，任何物质都是相对绝缘的，当物质两端的电压加大到一定程度后，物质是都可以导电的，我们称这个电压叫击穿电压。
电容也不例外，电容被击穿后，就不是绝缘体体了。
不过在中学阶段，这样的电压在电路中是见不到的，所以都是在击穿电压以下工作的，可以被当做绝缘体看。
陶制电容器但是，在交流电路中，因为电流的方向是随时间成一定的函数关系变化的。
而电容器充放电的过程是有时间的，这个时候，在极板间形成变化的电场，而这个电场也是随时间变化的函数。
实际上，电流是通过场的形式在电容器间通过的。
在中学阶段，有句话，就叫通交流，阻直流，说的就是电容的这个性质。
电容器的基本功能——充电和放电
充电和放电是电容器的基本功能。
充电 使电容器带电（储存电荷和电能）的过程称为充电。
这时电容器的两个极板总是一个极板带正电，另一个极板带等量的负电。
把电容器的一个极板接电源（如电池组）的正极，另一个极板接电源的负极，两个极板就分别带上了等量的异种电荷。
充电后电容器的两极板之间就有了电场，充电过程把从电源获得的电能储存在电容器中。
放电 使充电后的电容器失去电荷（释放电荷和电能）的过程称为放电。
例如，用一根导线把电容器的两极接通，两极上的电荷互相中和，电容器就会放出电荷和电能。
放电后电容器的两极板之间的电场消失，电能转化为其它形式的能。
电容器在一般的电子电路中，常用电容器来实现旁路、耦合、滤波、振荡、相移以及波形变换等，这些作用都是其充电和放电功能的演变。
电解电容器
小尺寸、大容量、长寿命、耐高温、低等效串联电阻等仍是铝电解电容器的发展方向。
2000年松下电子元件公司开发出了WA系列绕型铝电容器，在100kHz～300kHz频率下，等效串联电阻为15mΩ～30mΩ，其容量值较先前的提高了2～18倍；
同时，该公司还投放了超小外形的片式铝电容器，其高度仅0.95mm，其为汽车电器系统开发的片式铝电容器耐震能力高达30G，据称这是目前该工业最高的水平；
日本电容器公司BX系列铝电容器持续工作温度已达150℃，日本化学电容器公司投放了容量为560μF～1200μF的PS系列电容器。
制造商还在开发容量更大、ESR更低的铝电容器
根据应用电路的具体要求选择电容器电容器有多种类型，选用哪种类型的电容器，应根据应用电路的具体要求而定。
通常高频和超高频电路中使用的电容器，应选用云母电容器、玻璃釉电容器或高频（I类）瓷介电容器。
而纸介电容器、金属化纸介电容器、有机薄膜电容器、低频（II类、III类）瓷介电容器、电解电容器等，一般用于中、低频电路中。
在调谐电路中，可选用固体介质密封可变电容器、空气介质电容器和微调电容器。
所选电容器的主要参数（包括标称容量、允许偏差、额定工作电压、绝缘电阻等）及外形尺寸等也要符合应用电路的要求。
2．电解电容器的选用电解电容器主要用于电源电路或中、低频电路中作电源滤波（100~1000μF）、退耦（47~220μF）、低频电路级间耦合（1~22μF）、低频旁路、时间常数设定、隔直流等电容器使用。
一般电源电路及中、低频电路中，可以选用铝电解电容器。
音箱用分频电容、电视机S校正电容及电动机起动电容等，可选用无极性铝电解电容器。
通信设备及各种高精密电子设备的电路中，可以使用非固体钽电解电容器或铌电解电容器。
选用电解电容器时，应注意其外表面要光滑，无凹陷或残缺，塑料封套应完好，标志要清楚，引脚不能松动，引脚要部处不能有电解液泄漏。
（一）相关电解电容器（风力电解电容器，铝电解电解电容器，低压电解电容器和高压电解电容器等）的构造参数确实为了停止电解电容器极片片形的设想打算，除非要给出回路的最大和最小电定量之外，还要肯定下列相关的构造参数：
电解电容器极片的总片数n，极片薄厚d，相邻极片间的距离d以及定片上的决口半径r（或者许动片半径r）。
电解电容器正在消费进程中需求留意的都有什么中央？
1、电解电容器（风力电解电容器，低压电解电容器和高压电解电容器等）极片的总片数n的取舍。
这常常是依据经历肯定的，当电解电容器的标称容量和任务电压定然时，若电解电容器极片数增加，电解电容器的长短增大，而当极片数减时辰，每一度极片的面积就要增大。
但极片的多少何分寸增大，其机器强度势必升高。
因而正在选择n时可参考表6一1的数值。
电解电容是由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极制成。
还需要经过直流电压处理，使正极片上形成一层氧化膜做介质。
它的特点是容量大，但是漏电大，稳定性差，有正负极性，适宜用于电源滤波或者低频电路中。
电解电容容量和额定工作电压
铝电解电容本体上标有的容量和耐压，这两个参数是很重要，是选用电容最基本的内容。
在实际电容选型中，对电流变化节奏快的地方要用容量较大的电容，但并非容量越大越好，首先，容量增大，成本和体积可能会上升，另外，电容越大充电电流就越大，充电时间也会越长。
这些都是实际应用选型中要考虑的。
额定工作电压：
在规定的工作温度范围内，电容长期可靠地工作，它能承受的最大直流电压。
在交流电路中，要注意所加的交流电压最大值不能超过电容的直流工作电压值。
常用的固定电容工作电压有6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、250V、400V、500V、630V。
电容在电路中实际要承受的电压不能超过它的耐压值。
在滤波电路中，电容的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍。
另外还要注意的一个问题是工作电压裕量的问题，一般来说要在15％以上。
让电容器的额定电压具有较多的余裕，能降低内阻、降低漏电流、降低损失角、增加寿命。
虽然说，48V的工作电压使用50V的铝电解电容短时间不会出现问题，但使用久了，寿命就有可能降低。
电解电容介质损耗
电容器在电场作用下消耗的能量，通常用损耗功率和电容器的无功功率之比，即损耗角的正切值表示（在电容器的等效电路中，串联等效电阻ESR同容抗1/ωC之比称之为Tanδ，这里的ESR是在120Hz下计算获得的值。
显然，Tanδ随着测量频率的增加而变大，随测量温度的下降而增大）。
损耗角越大，电容器的损耗越大，损耗角大的电容不适于高频情况下工作。
散逸因数dissipationfactor（DF）存在於所有电容器中，有时DF值会以损失角tanδ表示。
此参数愈低愈好。
但铝电解电容此参数比较高。
DF值是高还是低，就同一品牌、同一系列的电容器来说，与温度、容量、电压、频率……都有关系；
当容量相同时，耐压愈高的DF值就愈低。
此外温度愈高DF值愈高，频率愈高DF值也会愈高。
电解电容外型尺寸
电解电容外型尺寸与重量及接脚型态相关。
singleended是径向引线式，screw是锁螺丝式，另外还有贴片铝电解电容等。
至於重量，同容量同耐压，但品牌不同的两个电容做比较，重量一定不同；
而外型尺寸更与外壳规划有关。
一般来说，直径相同、容量相同的电容，高度低的可以代用高度大的电容，但是长度高的替代低的电容时就要考虑机构干涉问题。
一只电容器会因其构造而产生各种阻抗、感抗。
ESR等效串联电阻及ESL等效串联电感是一对重要参数─这就是容抗的基础。
一个等效串联电阻（ESR）很小的电容相对较大容量的外部电容能很好地吸收快速转换时的峰值（纹波）电流。
用ESR大的电容并联更具成本效益。
然而,这需要在PCB面积、器件数目与成本之间寻求折衷。
纹波电流和纹波电压
也称作涟波电流和涟波电压，其实就是ripplecurrent，ripplevoltage。
含义就是电容器所能耐受纹波电流/电压值。
纹波电压等于纹波电流与ESR的乘积。
当纹波电流增大的时候，即使在ESR保持不变的情况下，纹波电压也会成倍提高。
换言之，当纹波电压增大时，纹波电流也随之增大，这也是要求电容具备更低ESR值的原因。
叠加入纹波电流后，由于电容内部的等效串连电阻（ESR）引起发热，从而影响到电容器的使用寿命。
一般的，纹波电流与频率成正比，因此低频时纹波电流也比较低。
额定纹波电流是在最高工作温度条件下定义的数值。
而实际应用中电容的纹波承受度还跟其使用环境温度及电容自身温度等级有关。
规格书目通常会提供一个在特定温度条件下各温度等级电容所能够承受的最大纹波电流。
甚至提供一个详细图表以帮助使用者迅速查找到在一定环境温度条件下要达到某期望使用寿命所允许的电容纹波量。
漏电流
电容器的介质对直流电流具有很大的阻碍作用。
然而，由于铝氧化膜介质上浸有电解液，在施加电压时，重新形成的以及修复氧化膜的时候会产生一种很小的称之为漏电流的电流。
通常，漏电流会随着温度和电压的升高而增大。
它的计算公式大致是:
I＝K×
CV。
漏电流I的单位是μA，K是常数。
一般来说，电容器容量愈高，漏电流就愈大。
从公式可得知额定电压愈高，漏电流也愈大，因此降低工作电压亦可降低漏电流。
寿命
首先要明确一点，铝电解电容一定会坏，只是时间问题。
影响电容寿命的原因有很多，过电压，逆电压，高温，急速充放电等等，正常使用的情况下，最大的影响就是温度，因为温度越高电解液的挥发损耗越快。
需要注意的是这里的温度不是指环境或表面温度，是指铝箔工作温度。
厂商通常会将电容寿命和测试温度标注在电容本体。
因电容的工作温度每增高10℃寿命减半，所以不要以为2000小时寿命的铝电解电容就比1000小时的好，要注意确认寿命的测试温度。
每个厂商都有温度和寿命的计算公式，在设计电容时要参照实际数据进行计算。
需要了解的是要提高铝电解电容的寿命，第一要降低工作温度，在PCB上远离热源，第二考虑使用最高工作温度高的电容，当然价格也会高一些。
阻抗
在特定的频率下，阻碍交流电流通过的电阻即为所谓的阻抗。
它与电容等效电路中的电容值、电感值密切相关，且与ESR也有关系。
电容的容抗在低频率范围内随着频率的增加逐步减小，频率继续增加达到中频范围时电抗降至ESR的值。
当频率达到高频范围时感抗变为主导，所以阻抗是随着频率的增加而增加。
开关电源中的输出滤波电解电容器，其锯齿波电压频率高达数十kHz，甚至是数十MHz，这时电容量并不是其主要指标，衡量高频铝电解电容优劣的标准是“阻抗-频率”特性，要求在开关电源的工作频率内要有较低的等效阻抗，同时对于半导体器件工作时产生的高频尖峰信号具有良好的滤波作用。
电解电容的转换速率
电容器的转换速率受以下因素影响。
下面以音响中常用的两类电容--电解电容和无极性电容分别予以介绍。
1.电解电容
（1）电容量
电容量大，相对来说转换速率较低。
一些耦合、退耦用的电解电容，以小容量多只并联，或并联小容量无极性电容的方法来提高中高频的转换速率已属常见。
（2）电极与电解质
电解电容电极上的活性物质以及电解质也会影响其转换速率。
（3）导电性能
电解质的导电能力越强，转换速率越高。
优秀电容器的转换速率都比较高。
从其正切损耗值就可以看出，损耗越大，表示它越跟不上信号的高速变化。
由于活性物质频频的极性转换，其损耗能量引起发热，还会影响寿命，一些质量差的电解电容还会发热"
爆炸"
。
2.无极性电容
（1）分布电感
采用叠片方式的电容比采用卷绕方式电容的电感小，所以采用叠片方式电容器的转换速率高，高频响应好，但卷绕方式生产过程容易，故市面上的电容以卷绕方式多见。
一些质量较好的电容采用多个小容量电容并联以减少分布电感。
（2）导体的电阻
现在有些无极电容为减少体积及降低成本，往往在介质上镀上一层金属作电极，这层金属材料和厚度都会影响导电。
因为电容是靠充放电工作去"
传递"
信号，所以导体的电阻越小，电流越畅顺，瞬态反应就越好，导体电阻引起的相移也越小，传递信号的畸变也越小。
近年采用无极电容做胆前级的电源滤波电容也越来越多见。
电解电容降压原理
电容器降压原理综述：
电容器降压的工作原理并不复杂。
他的工作原理是利用电容器在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流。
例如，在５０Ｈｚ的工频条件下，一个１ｕＦ的电容所产生的容抗约为３１８０欧姆。
当２２０Ｖ的交流电压加在电容器的两端，则流过电容的最大电流约为７０ｍＡ。
虽然流过电容的电流有７０ｍＡ，但在电容器上并不产生功耗，应为如果电容是一个理想电容，则流过电容的电流为虚部电流，它所作的功为无功功率。
根据这个特点，我们如果在一个１ｕＦ的电容器上再串联一个阻性元件，则阻性元件两端所得到的电压和它所产生的功耗完全取决于这个阻性元件的特性。
例如，我们将一个１１０Ｖ／８Ｗ的灯泡与一个１ｕＦ的电容串联，在接到２２０Ｖ／５０Ｈｚ的交流电压上，灯泡被点亮，发出正常的亮度而不会被烧毁。
因为１１０Ｖ／８Ｗ的灯泡所需的电流为８Ｗ／１１０Ｖ＝７２ｍＡ，它与１ｕＦ电容所产生的限流特性相吻合。
同理，我们也可以将５Ｗ／６５Ｖ的灯泡与１ｕＦ电容串联接到２２０Ｖ／５０Ｈｚ的交流电上，灯泡同样会被点亮，而不会被烧毁。
因为５Ｗ／６５Ｖ的灯泡的工作电流也约为７０ｍＡ。
因此，电容降压实际上是利用容抗限流。
而电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色。
采用电容降压时应注意以下几点：
１、根据负载的电流大小和交流电的工作频率选取适当的电容，而不是依据负载的电压和功率。
２、限流电容必须采用无极性电容，绝对不能采用电解电容。
而且电容的耐压须在４００Ｖ以上。
最理想的电容为铁壳油浸电容。
３、电容降压不能用于大功率条件，因为不安全。
４、电容降压不适合动态负载条件。
５、同样，电容降压不适合容性和感性负载。
６、当需要直流工作时，尽量采用半波整流。
不建议采用桥式整流。
而且要满足恒定负载的条件。
铝电解电容器的寿命计算方法
寿命估算（LifeExpectancy）：
电解电容在最高工作温度下，可持续动作的时间。
Lx=Lo*2（To-Ta）/10
Lx=实际工作寿命
Lo=保证寿命
To=最高工作温度（85℃or105℃）
Ta=电容器实际工作周围温度
Example：
规范值105℃/1000Hrs
65℃寿命推估：
Lx=1000*2（105-65）/10
实际工作寿命：
16000Hrs
高温负荷寿命（LoadLife）将电解电容器在最高工作温度下，印加额定工作电压，经一持续规定完成时间后，须符合下列变化：
Δcap：
试验前之值的20%以内
tanδ：
初期特性规格值的200%以下
LC：
初期特性规格值以下
高温放置寿命（ShelfLife）：
将电解电容器在最高工作温度下，经一持续规定完成时间后，须符合下列变化：
Δcap:
tanδ:
初期特性规格值的200%以下
LC:
初期特性规格值以下
高温充放电试验（Charge/DischargeTest）将电解电容器在最高工作温度下，
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