詳細(xì)信息
電解電容兩端間勢差增加1V把需的電量,叫做電容器的電容。形象來說,電容器是一種靜態(tài)電荷的存儲容器,在介質(zhì)損耗不考慮的前提下,電容器可以永久的存儲電荷。電容器是一種儲能元件,在電路中用于調(diào)諧、濾波、耦合、旁路、能量鋁電解電容器轉(zhuǎn)換和延時。電容器通常叫做電容。
1、按有無極性分為有極性電解電容與無極性電解電容;2、按安裝形式分有引腳的電解電容與貼片電解電容;3、按材料劃分為鋁電解電容、鉭電解電容、鈦電解電容、鉭鈮合金電解電容、鈮電解電容等,這是按金屬正極的介質(zhì)材料劃分的,科尼盛鈦金屬電解電容性能比鉭電解電容器略差些,但性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于鋁電解電容器和鈮電解電容器。4、按其結(jié)構(gòu)可分為固定電容器、半可變電容器,可變電容器三種。
電解電容
鋁電解電容器
它是由鋁圓筒做負(fù)極,里面裝有液體電解質(zhì),插入一片彎曲的鋁帶做正極制成。還需要經(jīng)過直流電壓處理,使正極片上形成一層氧化膜做介質(zhì)。它的特點是容量大,但是漏電大,誤差大,穩(wěn)定性差,常用作交流旁路和濾波,在要求不高時也用于信號耦合。電解電容有正、負(fù)極之分,使用時不能接反。
鋁電解電容器分別用兩層鋁箔做為電容器的正負(fù)極板,極板上引出兩種金屬引線,就是電解電容器的正負(fù)極引腳。在兩層鋁箔之間用電解紙隔開,使兩極絕緣。將整個鋁箔與電解紙緊緊的卷繞起來,再含浸在電解液中,最后用鋁外殼套起來,封上膠賽,再套上PET套管,這就是電解電容的基本結(jié)構(gòu)。
性能指標(biāo)
鋁電解電容器在電路中的常作用
1、旁路:將混有高頻信號和低頻信號的信號中的高頻成分通過電子元器件(通常是電容)過濾掉,只允許低頻信號輸入到下一級,而不需要高頻信號進(jìn)入。
2、濾波:把波形不平直的近似直流電流修整成為盡可能平直的直流電流,或者在存在多種不同頻率信號的電路中揀取需要的頻率波形,而去掉其他頻率波形。
3、整流:把交流電變換成近似直流電的電路
4、振蕩:簡單點說就是讓直流電變成交流電,或是讓頻率低的交流電頻率變高……舉個例子,電池接燈泡,燈泡不會閃,一直亮,但加個震蕩電路后,燈泡就會閃爍……
5、電容器的儲、放電是會產(chǎn)生電流的,也就貌似電容器能讓交流電通過。而直流電雖可以使電容充電,充完了就完了,電容器沒有放電的機(jī)會(電容的端電壓不變),也就“隔離”了直流。電子電路中,交變的電信號往往與直流共用一根導(dǎo)線,而下一級電路只需要交變的電信號而不能讓前一級的直流電壓影響到它的工作狀態(tài),就在電路的前級與后級間加上一只合適的電容器來完成這一任務(wù)就叫‘通交隔直’。// 交流電能夠通過,直流電不能通過。因為電容器內(nèi)部是斷路,所以直流電不能通過,因此表現(xiàn)為隔斷直流。而交流電由于方向在不斷改變,導(dǎo)致電容器不斷充放電,因此能看做交流電通過了電容器6、所謂耦合,藕合,顧名思義.就是連接的意思!7、去耦電容就是去(濾}除不必要的交流雜波成份(干擾)。
電解電容的參數(shù)及特性
標(biāo)稱容量和允許誤差:電容器儲存電荷的能力,常用的單位是F、uF、pF。電容器上標(biāo)有的電容數(shù)是電容器的標(biāo)稱容量。電容器的標(biāo)稱容量和它的實際容量會有誤差。一般,電容器上都直接寫出其容量,也有用數(shù)字來標(biāo)志容量的,通常在容量小于10000pF的時候,用pF做單位,大于10000pF的時候,用uF做單位。為了簡便起見,大于100pF而小于1uF的電容常常不注單位。沒有小數(shù)點的,它的單位是pF,有小數(shù)點的,它的單位是uF。如有的電容上標(biāo)有“332”(3300pF)三位有效數(shù)字,左起兩位給出電容量的第一、二位數(shù)字,而第三位數(shù)字則表示在后加0的個數(shù),單位是pF。電容的容量公式:C=εs/d ε為介電常數(shù)又稱(電容率),s為兩極板相對重疊部分的極板面積,d為兩極板之間的距離;電容量這樣定義:當(dāng)加在電容器上的電壓為1V,充電電流為1A,充電時間為1秒,其電容量為1F。公式為,C=Q/V,C為容量,單位為F;Q為電荷量,單位為C,V為電壓,單位V。
額定工作電壓:在規(guī)定的工作溫度范圍內(nèi),電容長期可靠地工作,它能承受的最大直流電壓,就是電容的耐壓,也叫做電容的直流工作電壓。如果在交流電路中,要注意所加的交流電壓最大值不能超過電容的直流工作電壓值。常用的固定電容工作電壓有6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、2500V、400V、500V、630V、1000V。電路設(shè)計中電容器電壓取值參考
V=1.5*√2U U為電源變壓器二次繞組輸出的交流電壓,電壓也不是選擇越大越好,大的電壓值,帶來成本增大、占用空間大、漏電流增大。
濾波鋁電解電容器的選值說明:如選值偏小,濾波效果下降,交流聲會增大;選值偏大,除增加成本也會帶來其他問題,電容容量值偏大其漏電流也會增大,因大容量體積也大,安裝空間也加大,對通風(fēng)條件要求更好,容量偏大對前極的整流二極管的開機(jī)過電流危害性加大。所以鋁電解電容器應(yīng)該安裝在遠(yuǎn)離發(fā)熱元件的位置中,否則會因溫度過高降低使用壽命,在環(huán)境溫度較高的情況下,應(yīng)采用強(qiáng)迫風(fēng)冷,將電容器安裝在進(jìn)風(fēng)口處。
絕緣電阻:電容器兩根引線之間的綜合電阻值,包括了介質(zhì)的絕緣電阻及兩個電極間外殼絕緣物質(zhì)所形成的電阻,也稱等效并聯(lián)電阻(注意與等效串聯(lián)電阻區(qū)分)其計算公式為:R=U/I,R為絕緣電阻,單位Ω,其中U為電壓,單位V,I為漏電流,單位為A;而漏電流為0.01CV,其中C為容量,單價UF,V為電壓,單位為V,漏電流單位為UA(微安),(1A=1000mA=1000000UA),綜上可算出,220UF/25V 的絕緣電阻為0.45MΩ,介質(zhì)電阻與介質(zhì)面積成反比,電解電容器容量越大,介質(zhì)面積越大,電容器絕緣電阻越小,所以容量大的電容器絕緣電阻小,漏電流就大;另外介質(zhì)的厚度越厚,絕緣電阻就較大。時間常數(shù)也是用來表示電容器的絕緣特性的,當(dāng)容量小于0.33UF時用絕緣電阻表示,大于0.33UF時用時間常數(shù)表示,公式為t=I.R.*C , I.R.為絕緣電阻,單位MΩ,C為容量,單位為UF,t為時間常數(shù),單位s.
由于電容兩極之間的介質(zhì)不是絕對的絕緣體,它的電阻不是無限大,而是一個有限的數(shù)值,一般在1000兆歐以上,電容兩極之間的電阻叫做絕緣電阻,或者叫做漏電電阻,大小是額定工作電壓下的直流電壓與通過電容的漏電流的比值。漏電電阻越小,漏電越嚴(yán)重。電容漏電會引起能量損耗,這種損耗不僅影響電容的壽命,而且會影響電路的工作。因此,漏電電阻越大越好。
介質(zhì)損耗:電容器在電場作用下消耗的能量,通常用損耗功率和電容器的無功功率之比,即損耗角的正切值表示。損耗角越大,電容器的損耗越大,損耗角大的電容不適于高頻情況下工作。
鋁電解電容器的溫度及壽命:電解電容的常規(guī)產(chǎn)品使用壽命是2000小時,很少有1000小時的使用壽命了。對于特殊電子產(chǎn)品對電解電容的要求比較高,如LED電源就要求高壽命的產(chǎn)品,科尼盛電解電容可以達(dá)到10000小時以上,其壽命是指在最高溫度105度時的使命,根據(jù)公認(rèn)的10度法則,使用溫度每降低10度,電解電容的使用壽命增加一倍。電解電容的常規(guī)使用溫度是指負(fù)40度到正105度,但特殊行業(yè)及特殊地區(qū)會有所要求,如科尼盛出口俄羅斯地區(qū)產(chǎn)品就要求負(fù)55度。同時對于耐高溫產(chǎn)品將極大的提高了其使用壽命,最高溫可做正130度產(chǎn)品。
損耗角正切:在理想狀態(tài)下,流過電解電容器前端的電流超前電容器兩端的電壓90度。但是理想的電容器是不存在的,電容器存在介質(zhì)損耗,這時電流與電壓的夾角不再是90度關(guān)系,這個介質(zhì)損耗角我們用δ表示,介質(zhì)損耗正切值也稱介質(zhì)損耗因數(shù),用tanδ表示,電解電容器工作過程中,除向電路輸出一定的無功功率外Q,還在電容器內(nèi)部產(chǎn)生一定的有功功率P,這一有功功率P就是電容器的損耗,即tanδ=P/Q ,電容器的損耗與容量相關(guān),這樣很難判定電容器的好壞,為此我們這樣表示tanδ=P/Q=2Πf.R.C,其中f為電路中的頻率,R為等效串聯(lián)電阻,C為容量。影響損耗角正切的的原因主要由這幾點:1、等效串聯(lián)電阻(ESR)越大,tan就越大;2、與頻率相關(guān),電解電容的測試頻率為100HZ或120HZ;3、與溫度相關(guān),特別是陶瓷電容器受溫度影響比較大,通常溫度大時其ESR值會加大,所以tanδ也會變大。
ESR 就是等效串聯(lián)電阻:即我們常說的阻抗值,影響他的因素有:1、電解電容器的材料相同時,容量越大,ESR越小,估算公式如下:RESR=1/√C,2、同一品牌電解電容器,在容量固定時,耐壓高,ESR往往低,在實用電路中,時常用多中ESR比較高的電解電容器并聯(lián),這樣容量高了,也可以減少減小整個并聯(lián)電路的ESR值,也會節(jié)約成本。等效串聯(lián)電阻,顧名思義,電容器串聯(lián)就增大了ESR值(因為串聯(lián)時容量小了);3、與頻率相關(guān),頻率越大,普通電解電容ESR值下降的不明顯,有時會升高,而低ESR的電解電容下降的很明顯,大約在1MHZ時達(dá)到最低點。4、不同材料電容器的ESR不同,電解電容器的ESR明顯高于薄膜電容器,在電解電容器中,鋁電解電容的ESR值又高于鉭電解電容器,在薄膜電容器中,聚丙烯、聚苯乙烯等材料的電容器ESR較小。5、溫度升高ESR值會明顯增大。ESR對電路的影響 1、對濾波的危害 由于電容器ESR的存在,紋波電流會在ESR上產(chǎn)生壓降,造成電路兩路的紋波電壓,這一電壓會加到負(fù)載中,造成濾波效果下降,所以電路中要選用低ESR值的電容濾波會更好。2、在振蕩器電路等場合,ESR也會起電路失效甚至損壞等嚴(yán)重后果 3、在串聯(lián)調(diào)整型直流穩(wěn)壓電路中,ESR值高反而對電路有益。
電容器紋波電流:又稱為最在允許紋波電流。是指在最高工作溫度條件下電容器所能承受的交流紋波電流有效值,并且指定的的紋波電流為標(biāo)準(zhǔn)頻率(100-120HZ)的正弦波。通常情況下,紋波電流與頻率與正比,因此高頻時紋波電流較高。在音響等產(chǎn)品中使用的電容器需要更加關(guān)心的是低頻段的的紋波電流。電容器最大允許紋波電流受環(huán)境溫度、電容器表面溫度(及散熱面積)、損耗角度或ESR以及交流頻率參數(shù)的限制,其中,溫度是電解電容器壽命的決定性因素,因此由紋波電流產(chǎn)生的熱耗將成為電容器壽命的一個關(guān)健參考因數(shù)。當(dāng)紋波電壓增大時,紋波電流也會增大,公式為:Urms=Irms*RESR,? Irms= Urms/ RESR,電容器發(fā)熱是因為紋波電流流過電容器引起等效串聯(lián)電阻發(fā)熱,這樣就引起了電容器發(fā)熱,從而影響了電容器的使用壽命。
選用常識
電容在電路中實際要承受的電壓不能超過它的耐壓值。在濾波電路中,電容的耐壓值不要小于交流有效值的1.42倍。使用電解電容的時候,還要注意正負(fù)極不要接反。
不同電路應(yīng)該選用不同種類的電容??窕芈房梢赃x用云母、高頻陶瓷電容,隔直流可以選用紙介、滌綸,云母、電解、陶瓷等電容,濾波可以選用電解電容,旁路可以選用滌綸、紙介、陶瓷、電解等電容。
電容在裝入電路前要檢查它有沒有短路、斷路和漏電等現(xiàn)象,并且核對它的電容值。安裝的時候,要使電容的類別、容量、耐壓等符號容易看到,以便核實。
電解電容器的特點:1、容量大,可以做到上萬UF甚至幾萬UF的容量,且單價相對便宜,雖然理論上薄膜電容器也可以做到大容量,但是成本將是成倍的增長,從實際來看,電解電容更常用。
2、電壓低,鋁電解電容由于鋁箔的材料及工藝特點決定了不能做太高壓的產(chǎn)品,通常500V額定電壓就達(dá)到了極限。
電容檢測
A因為電解電容的容量較一般固定電容大得多,所以,測量時,應(yīng)針對不同容量選用合適的量程。根據(jù)經(jīng)驗,一般情況下,1~47μF間的電容,可用R×1k擋測量,大于47μF的電容可用R×100擋測量。
B將萬用表紅表筆接負(fù)極,黑表筆接正極,在剛接觸的瞬間,萬用表指針即向右偏轉(zhuǎn)較大偏度(對于同一電阻擋,容量越大,擺幅越大),接著逐漸向左回轉(zhuǎn),直到停在某一位置。此時的阻值便是電解電容的正向漏電阻,此值略大于反向漏電阻。實際使用經(jīng)驗表明,電解電容的漏電阻一般應(yīng)在幾百kΩ以上,否則,將不能正常工作。在測試中,若正向、反向均無充電的現(xiàn)象,即表針不動,則說明容量消失或內(nèi)部斷路;如果所測阻值很小或為零,說明電容漏電大或已擊穿損壞,不能再使用。
C對于正、負(fù)極標(biāo)志不明的電解電容器,可利用上述測量漏電阻的方法加以判別。即先任意測一下漏電阻,記住其大小,然后交換表筆再測出一個阻值。兩次測量中阻值大的那一次便是正向接法,即黑表筆接的是正極,紅表筆接的是負(fù)極。
D使用萬用表電阻擋,采用給電解電容進(jìn)行正、反向充電的方法,根據(jù)指針向右擺動幅度的大小,可估測出電解電容的容量。