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電容選型與應(yīng)用知識(shí)系列大講臺(tái)—電解電容應(yīng)用選型篇(二)

發(fā)布時(shí)間:2010-12-02 來源:電子元件技術(shù)網(wǎng)

 

上期回顧:電容選型與應(yīng)用知識(shí)系列大講臺(tái)—電解電容應(yīng)用選型篇(一)

中心議題:
  • 鉭電解電容優(yōu)、缺點(diǎn)
  • 鉭電解電容濾波優(yōu)勢(shì)
  • 電解電容故障的判斷方法
  • 電解電容地使用注意事項(xiàng)
  • 如何選用濾波用電解電容


五、鉭電解電容

鉭電容分為貼片鉭電容和引線鉭電容。貼片鉭電容有標(biāo)記的一端是正極,另外一端是負(fù)極,引線鉭電容中長(zhǎng)腿的是正極,鉭電容不能接反,接反后就不起作用了。
 

1.鉭電解電容的優(yōu)點(diǎn)

鉭電容全稱是鉭電解電容,也屬于電解電容的一種,使用金屬鉭做介質(zhì),不像普通電解電容那樣使用電解液,,鉭電容不需像普通電解電容那樣使用鍍了鋁膜的電容紙燒制,本身幾乎沒有電感,但這也限制了它的容量。此外,由于鉭電容內(nèi)部沒有電解液,很適合在高溫下工作。 鉭電容的特點(diǎn)是壽命長(zhǎng)、耐高溫、準(zhǔn)確度高、濾高頻諧波性能極好。在鉭電解電容器工作過程中,具有自動(dòng)修補(bǔ)或隔絕氧化膜中的疵點(diǎn)所在的性能,使氧化膜介質(zhì)隨時(shí)得到加固和恢復(fù)其應(yīng)有的絕緣能力,而不致遭到連續(xù)的累積性破壞。這種獨(dú)特自愈性能,保證了其長(zhǎng)壽命和可靠性的優(yōu)勢(shì)。 鉭電解電容器具有非常高的工作電場(chǎng)強(qiáng)度,并較同類型電容器都大,以此保證它的小型化。

 

2.鉭電解電容的缺點(diǎn)

容量較小、價(jià)格也比鋁電容貴,而且耐電壓及電流能力較弱。它被應(yīng)用于大容量濾波的地方,像CPU插槽附近就看到鉭電容的身影,多同陶瓷電容,電解電容配合使用或是應(yīng)用于電壓、電流不大的地方。

 

3.鉭電解電容濾波優(yōu)勢(shì)

鉭電解電容的性能優(yōu)異,是電容器中體積小而又能達(dá)到較大電容量的產(chǎn)品,鉭電容器非常方便地較大的電容量,在電源濾波、交流旁路等用途上少有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

 

鉭電解電容器具有儲(chǔ)藏電量、進(jìn)行充放電等性能,主要應(yīng)用于濾波、能量貯存與轉(zhuǎn)換,記號(hào)旁路,耦合與退耦以及作時(shí)間常數(shù)元件等。在應(yīng)用中要注意其性能特點(diǎn),正確使用會(huì)有助于充分發(fā)揮其功能,其中諸如考慮產(chǎn)品工作環(huán)境及其發(fā)熱溫度,以及采取降額使用等措施,如果使用不當(dāng)會(huì)影響產(chǎn)品的工作壽命。

 

固體鉭電容器電性能優(yōu)良,工作溫度范圍寬,而且形式多樣,體積效率優(yōu)異,具有其獨(dú)特的特征:鉭電容器的工作介質(zhì)是在鉭金屬表面生成的一層極薄的五氧化二鉭膜。此層氧化膜介質(zhì)與組成電容器的一端極結(jié)合成一個(gè)整體,不能單獨(dú)存在。因此單位體積內(nèi)所具有的電容量特別大。即比容量非常高,因此特別適宜于小型化。在鉭電容器工作過程中,具有自動(dòng)修補(bǔ)或隔絕氧化膜中的疵點(diǎn)所在的性能,使氧化膜介質(zhì)隨時(shí)得到加固和恢復(fù)其應(yīng)有的絕緣能力,而不致遭到連續(xù)的累積性破壞。這種獨(dú)特自愈性能,保證了其長(zhǎng)壽命和可靠性的優(yōu)勢(shì)。

 

 對(duì)比

 

延伸閱讀:鉭電容的介紹和選型

六、電解電容在電路中的主要作用

濾波作用,在電源電路中,整流電路將交流變成脈動(dòng)地直流,而在整流電路之后接入一個(gè)較大容量地電解電容,利用其充放電特性,使整流后地脈動(dòng)直流電壓變成相對(duì)比較穩(wěn)定地直流電壓。在實(shí)際中,為了防止電路各部分供電電壓因負(fù)載變化而產(chǎn)生變化,所以在電源地輸出端及負(fù)載地電源輸入端一般接有數(shù)十至數(shù)百微法地電解電容.由于大容量地電解電容一般具有一定地電感,對(duì)高頻及脈沖干擾信號(hào)不能有效地濾除,故在其兩端并聯(lián)了一只容量為0.001--0.lpF地電容,以濾除高頻及脈沖干擾.

 

耦合作用:在低頻信號(hào)地傳遞與放大過程中,為防止前后兩級(jí)電路地靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響,常采用電容藕合.為了防止信號(hào)中韻低頻分量損失過大,一般總采用容量較大地電解電容。

 

鋁電解電容器主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面:

1
整流電源中的濾波電容器。在功率不大的單向整流電源中,為了獲得比較平滑的直流電壓輸出,均采用電容量大,體積又相對(duì)較小的電解電容器作濾波用,這是應(yīng)用方面的主流。

2
開關(guān)型穩(wěn)壓電源中的電解電容器開關(guān)型穩(wěn)壓電源比線形穩(wěn)壓電源有穩(wěn)壓效率高,穩(wěn)壓范圍寬,體積小,重量輕等一系列優(yōu)點(diǎn),在航天,航空,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。

3
儲(chǔ)能做能量轉(zhuǎn)換應(yīng)用的電解電容器儲(chǔ)能除了用閃光燈上,還用在復(fù)印機(jī),和小型X光機(jī)上。
 
4
低頻旁路,退耦,耦和用的電容器

5
特殊用途的電解電容器 a. 音頻分頻電路中的電解電容器主要是雙極性的鋁電解電容器。 b. 單向電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)用的電解電容器 c. S型校正用電解電容器

 

延伸閱讀:鋁電解電容與鉭電解電容選用常識(shí)

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七、電解電容故障的判斷方法

電解電容常見地故障有,容量減少,容量消失、擊穿短路及漏電,其中容量變化是因電解電容在使用或放置過程中其內(nèi)部地電解液逐漸干涸引起,而擊穿與漏電一般為所加地電壓過高或本身質(zhì)量不佳引起。判斷電源電容地好壞一般采用萬用表地電阻檔進(jìn)行測(cè)量.具體方法為:將電容兩管腳短路進(jìn)行放電,用萬用表地黑表筆接電解電容地正極。紅表筆接負(fù)極(對(duì)指針式萬用表,用數(shù)字式萬用表測(cè)量時(shí)表筆互調(diào)),正常時(shí)表針應(yīng)先向電阻小地方向擺動(dòng),然后逐漸返回直至無窮大處。表針地?cái)[動(dòng)幅度越大或返回地速度越慢,說明電容地容量越大,反之則說明電容地容量越小.如表針指在中間某處不再變化,說明此電容漏電,如電阻指示值很小或?yàn)榱?,則表明此電容已擊穿短路.因萬用表使用地電池電壓一般很低,所以在測(cè)量低耐壓地電容時(shí)比較準(zhǔn)確,而當(dāng)電容地耐壓較高時(shí),打時(shí)盡管測(cè)量正常,但加上高壓時(shí)則有可能發(fā)生漏電或擊穿現(xiàn)象.

 

八、電解電容地使用注意事項(xiàng)

1、電解電容由于有正負(fù)極性,因此在電路中使用時(shí)不能顛倒聯(lián)接。在電源電路中,輸出正電壓時(shí)電解電容地正極接電源輸出端,負(fù)極接地,輸出負(fù)電壓時(shí)則負(fù)極接輸出端,正極接地.當(dāng)電源電路中地濾波電容極性接反時(shí),因電容地濾波作用大大降低,一方面引起電源輸出電壓波動(dòng),另一方面又因反向通電使此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)電阻地電解電容發(fā)熱.當(dāng)反向電壓超過某值時(shí),電容地反向漏電電阻將變得很小,這樣通電工作不久,即可使電容因過熱而炸裂損壞.

 

2、加在電解電容兩端地電壓不能超過其允許工作電壓,在設(shè)計(jì)實(shí)際電路時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況留有一定地余量,在設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電源地濾波電容時(shí),如果交流電源電壓為220~時(shí)變壓器次級(jí)地整流電壓可達(dá)22V,此時(shí)選擇耐壓為25V地電解電容一般可以滿足要求.但是,假如交流電源電壓波動(dòng)很大且有可能上升到250V以上時(shí),最好選擇耐壓30V以上地電解電容。

 

3、電解電容在電路中不應(yīng)靠近大功率發(fā)熱元件,以防因受熱而使電解液加速干涸.

 

4、對(duì)于有正負(fù)極性地信號(hào)地濾波,可采取兩個(gè)電解電容同極性串聯(lián)地方法,當(dāng)作一個(gè)無極性地電容。

 

延伸閱讀:電解電容的使用指南

                   鉭電容應(yīng)用指南

 

九、如何選用濾波用電解電容

濾波電容在開關(guān)電源中起著非常重要的作用,如何正確選擇濾波電容,尤其是輸出濾波電容的選擇則是每個(gè)工程技術(shù)人員都十分關(guān)心的問題?! ?br />

50Hz工頻電路中使用的普通電解電容器,其脈動(dòng)電壓頻率僅為100Hz,充放電時(shí)間是毫秒數(shù)量級(jí)。為獲得更小的脈動(dòng)系數(shù),所需的電容量高達(dá)數(shù)十萬 μF,因此普通低頻鋁電解電容器的目標(biāo)是以提高電容量為主,電容器的電容量、損耗角正切值以及漏電流是鑒別其優(yōu)劣的主要參數(shù)。而開關(guān)電源中的輸出濾波電解電容器,其鋸齒波電壓頻率高達(dá)數(shù)十kHz,甚至是數(shù)十MHz,這時(shí)電容量并不是其主要指標(biāo),衡量高頻鋁電解電容優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)是“阻抗-頻率”特性,要求在開 關(guān)電源的工作頻率內(nèi)要有較低的等效阻抗,同時(shí)對(duì)于半導(dǎo)體器件工作時(shí)產(chǎn)生的高頻尖峰信號(hào)具有良好的濾波作用。

普通的低頻電解電容器在 10kHz左右便開始呈現(xiàn)感性,無法滿足開關(guān)電源的使用要求。而開關(guān)電源專用的高頻鋁電解電容器有四個(gè)端子,正極鋁片的兩端分別引出作為電容器的正極,負(fù) 極鋁片的兩端也分別引出作為負(fù)極。電流從四端電容的一個(gè)正端流入,經(jīng)過電容內(nèi)部,再從另一個(gè)正端流向負(fù)載;從負(fù)載返回的電流也從電容的一個(gè)負(fù)端流入,再從 另一個(gè)負(fù)端流向電源負(fù)端。

由于四端電容具有良好的高頻特性,為減小電壓的脈動(dòng)分量以及抑制開關(guān)尖峰噪聲提供了極為有利的手段。高頻鋁電解電容器還有多芯的形式,即將鋁箔分成較短的若干段,用多引出片并聯(lián)連接以減小容抗中的阻抗成份。并且采用低電阻率的材料作為引出端子,提高了電容器 承受大電流的能力。 

延伸閱讀:淺談電源濾波用電解電容

 

第三講預(yù)告

 

隨著技術(shù)的進(jìn)步,超級(jí)電容將替代眾多產(chǎn)品中的可充電電池,在安全性問題上,超級(jí)電容器可能發(fā)生內(nèi)部短路;如果使用不當(dāng)還會(huì)造成電解質(zhì)泄漏等現(xiàn)象;怎么樣控制超級(jí)電容器的放電? 如何選擇電路所需的超級(jí)電容器?在第三講中我們將為你一一解答...


電容選型與應(yīng)用知識(shí)系列大講臺(tái)—超級(jí)電容選型應(yīng)用篇

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