鋁電解電容基礎(chǔ)知識(shí)

1、鋁電解電容器基本知識(shí)鋁電解電容器基本知識(shí) 課課 程程 重重 點(diǎn)點(diǎn) 一、鋁電解電容器的一般概念 二、鋁電解電容器的構(gòu)造 三、鋁電解電容器的電氣特性 四、鋁電解電容器的標(biāo)識(shí) 五、鋁電解電容器的允許紋波電流 六、鋁電解電容器制造流程 七、鋁電解電容器的試驗(yàn) 八、鋁電解電容器的壽命及推算 九、鋁電解電容器失效分析 十、 鋁電解電容器使用注意事項(xiàng) 一：鋁電解電容器的一般概念一：鋁電解電容器的一般概念 1、電容器的定義、電容器的定義 電容器簡(jiǎn)稱電容，是一種儲(chǔ)存電荷或者儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的元件。它 是電路中常用的電子元器件之一，多用來(lái)濾波、隔直、交流耦合、 交流旁路以及與電感元件構(gòu)成振蕩回路等。它是由兩個(gè)導(dǎo)電極板

2、中 間隔以電介質(zhì)所組成的元件。 平板形電容器結(jié)構(gòu)示意圖平板形電容器結(jié)構(gòu)示意圖 （云母、空氣、電解質(zhì)） （金屬板） 2、電解電容器的定義、電解電容器的定義 兩個(gè)極板有正極和負(fù)極之分，其中正極采用特定的閥 金屬，并在該金屬表面上借助于電化學(xué)方法，生成一 層極薄且具有單向?qū)щ娦缘难趸ぷ鳛榻橘|(zhì)，而負(fù)極 采用能生成和修復(fù)介質(zhì)的液狀或固狀的電解質(zhì)，這樣 一種特殊結(jié)構(gòu)和特殊工藝制造的電容器。 3、電解電容器的種類、電解電容器的種類 1、按閥金屬種類分 2、按電解質(zhì)狀態(tài)分 3按正極呈現(xiàn)的狀態(tài)分 鋁電解電容器 鉭電解電容器 鉭鈮合金電解電容器 液體（濕式）電解電容器 固體電解電容器 箔式卷繞型電解電容器 燒結(jié)

3、型電解電容器 二、鋁電解電容器的構(gòu)造二、鋁電解電容器的構(gòu)造 1基本結(jié)構(gòu) 正極（陽(yáng)極） 負(fù)極（陰極） 介質(zhì) 2實(shí)物結(jié)構(gòu) 鋁箔 電解液 電解紙 導(dǎo)針（引條） 膠蓋（蓋板） 鋁殼 膠管 電解液 電解紙 氧化膜 正箔 正導(dǎo)針 負(fù)導(dǎo)針 負(fù)箔 （類似PN結(jié)的功能） 功能結(jié)構(gòu)圖功能結(jié)構(gòu)圖 正極電位高于負(fù)極電位-阻流狀態(tài) 正極電位低于負(fù)極電位-導(dǎo)通狀態(tài) 注：此時(shí)電流非常大，已失去電容 作用，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸現(xiàn)象。 三、鋁電解電容器的電氣特性三、鋁電解電容器的電氣特性 1、標(biāo)稱電容量與電容量允許偏差：、標(biāo)稱電容量與電容量允許偏差： （1）定義： 所謂標(biāo)稱電容量是指在電容器上標(biāo)明的電容量值，是設(shè)計(jì)容量的 名義值，

4、它與實(shí)際制造出來(lái)的電容器的電容量之間有一定偏差， 此偏差稱之為電容量允許偏差。 （2）標(biāo)稱電容量值： 1、1.5、2.2、3.3、4.7、5.6、6.810n (n = -1、0、1、2、3、4、5) （3）電容量允許偏差 （4）電容量的測(cè)試方法： 測(cè)試儀器：LCR或容量測(cè)試儀 測(cè)試頻率：100/120Hz 測(cè)試電路：串聯(lián)等效 2、損失角正切（、損失角正切（tg） Dissation FactorD.F-散逸因素散逸因素 （1）定義：它是電容器電能損耗功率除以電容器的無(wú)功功率。 tg= = = C r Ur Uc Ir 1 C I （2）損失角正切的測(cè)試方法： 測(cè)試儀器：LCR或容量測(cè)試儀 測(cè)

5、試頻率：100/120Hz 測(cè)試電路：串聯(lián)等效 3、漏電流（、漏電流（LC） （1）定義：用來(lái)表征電容器的絕緣質(zhì)量，它與施加 電壓大小、環(huán)境、溫度的高低和測(cè)試時(shí)間的長(zhǎng)短都有 密切關(guān)系。 LCKCV + M (uA) C：標(biāo)稱電容量（uF） V：額定工作電壓（V） K、M：常數(shù) 測(cè)試電路 （2）.漏電流的測(cè)試方法： 在電容器兩端施加額定工作電 壓，X分鐘后，測(cè)定漏電流。 一般K=0.01、M=3uA 4、額定工作電壓：、額定工作電壓： 它指在下限類別溫度和額定溫度之間的任一溫度下，可以連續(xù)施 加在電容器的最大直流電壓或脈沖電壓的峰值。（AC峰值= ACV2 ） 低壓： 4、6.3、10、16、2

6、5、35、50、63、80、100、 中壓： 160、200、250 高壓： 350、400、450、500 四、鋁電解電容器的標(biāo)識(shí)：四、鋁電解電容器的標(biāo)識(shí)： 其外層膠管上主要標(biāo)識(shí)內(nèi)容有： 商標(biāo) 使用溫度上限值 額定工作電壓 標(biāo)稱電容量 負(fù)極標(biāo)志帶 Sancon +150 25V 1000uF 五、鋁電解電容器允許紋波電流五、鋁電解電容器允許紋波電流 電解電容器在電子線路中常作為濾波、旁路、耦合和分 頻等方面的使用，在這些應(yīng)用中，施加在電解電容器上的 電壓狀態(tài)是在直流電壓上迭加不同頻率的交流成分電壓， 即稱之為脈動(dòng)電壓（又稱紋波電壓），在這種情況下流經(jīng) 鋁電解電容器的交流電流稱為紋波電流。 D

7、 I= 2fS tC tgS H 散熱系數(shù) S= DH t溫升 C電容量 六、鋁電解電容器的制造流程六、鋁電解電容器的制造流程 （見附頁(yè)） 七、鋁電解電容器的試驗(yàn)七、鋁電解電容器的試驗(yàn) 一、防爆試驗(yàn)：一、防爆試驗(yàn)： 1交流電壓法： a）施加電壓：交流電壓的有效值不超過額定工作電壓的0.7倍或250V 兩者中取最小值。 b）施加電壓頻率：50Hz或60Hz c）串聯(lián)電阻R為在試驗(yàn)頻率時(shí)電容器阻抗的0.5倍。 2直流電壓法： A）施加反向額定工作電壓 B）電流：直徑22以下：1A（恒流） 22或以上：10A（恒流） C）試驗(yàn)電路： 3判定標(biāo)準(zhǔn)： 由于試驗(yàn)電容器內(nèi)部壓力上升，使防爆閥動(dòng)作，當(dāng)內(nèi)部 氣

8、體釋放時(shí)，不許出現(xiàn)火焰燃燒，不允許出現(xiàn)素子以及外 殼部分飛濺的危險(xiǎn)狀態(tài)。 施加試驗(yàn)電壓30分鐘，無(wú)異常的情況即為合格。 八、鋁電解電容器壽命及推算八、鋁電解電容器壽命及推算 鋁電解電容器實(shí)際是“有限壽命”的元件，元件的壽命時(shí)間性 是指產(chǎn)品在規(guī)定條件下工作到某一時(shí)刻時(shí)其性能超過規(guī)定的允 許值，此時(shí)間稱為壽命時(shí)間。 一般來(lái)說鋁電解電容器的壽命取決于使用溫度和電路中加在電 容器兩端正的實(shí)際電壓，遵循下列公式 L=L1( )22 V1 V T1-T 10 10倍原則：每升 10降低2倍壽命。 L1額定壽命 V1額定電壓 T1額定溫升 L實(shí)際壽命 V實(shí)際電壓 T 實(shí)際溫升 九、鋁電解電容器失效分析九、鋁

9、電解電容器失效分析 1、主要失效模式：、主要失效模式： A）電容量減少 B）損失角正切增大 C）漏電流增加 D）開路 E）短路 F）防爆閥動(dòng)作 二、失效分析系統(tǒng)圖二、失效分析系統(tǒng)圖 （見附頁(yè)二） 鋁 電 解 電 容 器 主 要 故 障 原 因 故障形式 產(chǎn)生故障的原理（內(nèi)部故障） 制造的原因 使用上的原因 內(nèi)壓增加 內(nèi)部溫度上升 施加了過電壓 過大的紋波電流 正箔容量衰減 負(fù)箔容量衰減 施加了反向電壓 施加了交流電壓 充放電太頻繁 正箔氧化膜劣化 電解液干涸 過溫使用 正箔氧化膜缺陷 電解液量不足 長(zhǎng)時(shí)間使用 正箔氧化膜、電解紙的絕緣已破環(huán) 釘接處有毛刺 金屬微粒附著 對(duì)引腳加壓過大 引腳接觸

10、不好 機(jī)械強(qiáng)度不夠 釘接不牢固 腐蝕 CL-存在 1.防爆閥打開 2.靜電容量降低 3.損失角增大 4.漏電流增大 5.短 路 6.開 路 3、紋波電流紋波電流： 最大紋波電流在技術(shù)說明書中有規(guī)定，流過電容器的紋波電流 若超過允許值，電容器會(huì)發(fā)熱，內(nèi)部氣體增加，導(dǎo)致電容器壽 命縮短，若超過允許值，需選用耐大紋波電流的電容器。 4、工作溫度工作溫度： 電容器有規(guī)定其使用溫度范圍，電容器的特性隨工作溫度而變 化，一般來(lái)說，當(dāng)工作溫度上升10時(shí)，其壽命就縮短一半。 5、工作頻率工作頻率： 一般電容器是100Hz或120Hz條件下測(cè)試的，電容量隨頻率升高 而下降，DF隨頻率升高而升高，并使周圍溫度升高

11、。 6、儲(chǔ)存儲(chǔ)存： 電容器應(yīng)該儲(chǔ)存于正常溫度（535）、濕度（75%以下）環(huán)境 中，如果經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間放置后，通常其漏電流有增大之傾向，如果 直接施加額定電壓，漏電流大會(huì)破壞電路，在使用之前，需先施 加額定電壓，使其電氣特性回復(fù)正常，如儲(chǔ)存時(shí)間6個(gè)月以上時(shí)， 請(qǐng)串上1K之保護(hù)電阻后，使其持續(xù)負(fù)載額定電壓30分鐘。 十、鋁電解電容器使用注意事項(xiàng)十、鋁電解電容器使用注意事項(xiàng) 1、極性極性： 一般電容器是有極性之分（正、負(fù)極），在電容器本體上會(huì)標(biāo)示 極性（負(fù)極標(biāo)志帶）或引腳上標(biāo)志（正極比負(fù)極引腳長(zhǎng)）。 1、極性反接會(huì)造成電容器短路損壞或漏液和安全閥打開等。 2、當(dāng)極性不固定（極性變換）或無(wú)法確定時(shí)，建議

12、使用無(wú)極性電 容器，然而無(wú)極性電容器不能使用于交流狀態(tài)。 2、額定工作電壓額定工作電壓： 不應(yīng)使用過載電壓（超過電容器額定工作電壓），當(dāng)工作電壓大于額定工 作電壓時(shí)，電容器之漏電流會(huì)增大，可損壞電容器或縮短電容器壽命。 1、直流電壓和交流電壓（紋波電壓）峰值之和不應(yīng)超過額定工作電壓。 2、若二個(gè)以上電容器串聯(lián)，應(yīng)確保施加之電壓低于額定值，而且要并聯(lián) 一個(gè)平衡電阻，以使每個(gè)電容器所加電壓相等。 7、充放電充放電： 電容器在經(jīng)受快速的充放電時(shí)，它的壽命因容量下降，溫升等原因 而縮短，有時(shí)還會(huì)造成產(chǎn)品之損壞，在快速充放電路中一定要使用 專門設(shè)計(jì)的電容器。 8、外加應(yīng)力外加應(yīng)力： 避免對(duì)電容器引出線或

13、端子施加超過限度的外力，如：拉、推、彎 曲等，這樣可能會(huì)引起漏液、漏電流增大、引出線斷裂或端子分裂 ，轉(zhuǎn)而會(huì)引起內(nèi)部連接的破壞，甚至?xí)痖_路或斷路，使用中應(yīng) 避免以下幾種現(xiàn)象：1、焊接后，傾斜或彎曲電容器；2、電容器引 出端間距與PC板上孔距不符；3、板動(dòng)已焊接于PC板上之電容器； 4、以焊接好的電容為施加點(diǎn)提起或移動(dòng)整塊PC板。 9、預(yù)熱及焊接溫度預(yù)熱及焊接溫度： 預(yù)熱或焊接溫度過高及焊接時(shí)間太長(zhǎng)時(shí)，會(huì)影響電容器的性能，且 引起PVC膠管開裂或收縮，當(dāng)使用薄PC板或雙面板時(shí)，在確定使用 之前，必須反復(fù)確認(rèn)電容器無(wú)任何損壞，且PC板上電容器正下方不 能有印刷銅線，否則，通過預(yù)熱、焊接，印刷銅線溫度升高，膠管 將會(huì)收縮開裂，焊料可能通過PC板所打的孔及后加工零件的引線孔 濺落到膠管上，造成損傷。 10、絕緣絕緣： 電容器的鋁外殼與負(fù)極不絕緣，它們之間電解液的電阻不確定， 如果電容器必須與線路絕緣，則電容器的安裝位置處，一定要采 取絕緣措施（如預(yù)留一定的絕緣區(qū)域）。 11、安全防爆閥安全防爆閥： 有防爆閥設(shè)計(jì)之電容器，在安裝時(shí)，安全閥