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鋁電解電容器常見缺陷的規(guī)避方法

2019-10-08 17:48:49 發(fā)布者:電容器
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       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、能量轉(zhuǎn)換和延時。電容器通常叫做電容。按其結構可分為固定電容器、半可變電容器、可變電容器三種。


                                        鋁電解電容器


    鋁電解電容器 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、負極之分,使用時不能接反。所以我們來說說鋁電解電容器常見缺陷的規(guī)避方法有哪些?


    因其低成本的特點,鋁電解電容器一直都是電源的常用選擇。但是,它們壽命有限,且易受高溫和低溫極端條件的影響。鋁電解電容器在浸透電解液的紙片兩面放置金屬薄片。這種電解液會在電容器壽命期間蒸發(fā),從而改變其電氣屬性。如果電容器失效,其會出現(xiàn)劇烈的反應:電容器中形成壓力,迫使它釋放出易燃、腐蝕性氣體。


    電解質(zhì)蒸發(fā)的速度與電容器溫度密切相關。工作溫度每下降10 攝氏度,電容器壽命延長一倍。電容器額定壽命通常為在其最大額定溫度下得出的結果。典型的額定壽命為105 攝氏度下 1000 小時。選擇這些電容器用于圖 1 所示 LED 燈泡等長壽命應用時(LED 的壽命為 25000 小時),電容器的壽命便成了問題。要想達到 25000 小時壽命,這種電容器要求工作溫度不超過65 攝氏度。這種工作溫度特別具有挑戰(zhàn)性,因為在這種應用中,環(huán)境溫度會超出125 攝氏度。市場上有一些高額定溫度的電容器,但是在大多數(shù)情況下,鋁電解電容器都將成為 LED 燈泡壽命的瓶頸組件。


     像有的是105℃電容器,這種105℃電容器可能不會達到其聲稱的23年壽命,這種壽命溫度依賴度實際影響了您降低電容器額定電壓的方法。您首先想到的可能是增加電容器額定電壓來最小化電介質(zhì)失效的機率。但是,這樣做會使電容器的等效串聯(lián)電阻 (ESR) 更高。由于電容器一般會具有高紋波電流應力,因此這種高電阻會帶來額外的內(nèi)部功耗,并且增加電容器溫度。故障率隨溫度升高而增加。實際上,鋁電解電容器通常只使用其額定電壓的 80% 左右。


         電容器溫度較低時,ESR 急劇增加,如圖  所示。在這種情況下,-40℃下,電阻呈數(shù)量級增加。這在許多方面都會影響到電源性能。如果電容器用于開關式電源的輸出端,則輸出紋波電壓呈數(shù)量級增加。另外,在 ESR 和輸出電容形成的零以上頻率,它讓環(huán)路增益增加一個數(shù)量級,從而影響控制環(huán)路。這會產(chǎn)生一個有振蕩的不穩(wěn)定電源。為了適應這種強震動,控制環(huán)路通常會在空間方面做出巨大妥協(xié),并在更高溫度下工作。
 低溫下ESR性能急劇下降低溫下ESR性能急劇下降

         總之,鋁電解電容器通常是最低成本的選擇。但是,您需要確定其缺點是否會對應用產(chǎn)生不利影響。您需要通過其工作溫度,考慮其壽命長短。另外,您還要適當?shù)亟档推漕~定電壓,這樣您才能實現(xiàn)最低溫度運行,從而獲得最長的使用壽命。最后,您需要理解必須使用的 ESR 范圍,這樣您才能正確地設計出控制環(huán)路,從而滿足設計的紋波規(guī)范要求。

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