铝电解电容器

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1、电解电容器的技术资料电解电容器的知识电解电容器的生产过程1,电解电容器的构造腐蚀Etching 阳极和阴极金属箔是由高纯度的，很薄的只有0.020.1mm铝箔做成的，为了增加盘面积和电容量，与电解液 接触的表面积的增加是通过蚀刻金属箔去溶解铝，使整个铝箔的表面形成一个高密度的网状的有几十亿个 精细微管道的结构.化成Forming阳极箔上有电容器的电介质.电介质是一层很薄的铝氧化物,AL2O3,那 是一个在阳极箔上的化学生长过程，这个过程叫“化成”.这个电压是最后电容器额定电压的135%-200%.阴 极箔不用化成，它保持着很高的表面积和高密度的蚀刻模式.氧化膜的耐电压不足和电解液自身的闪火放电

2、 都会造成短路.卷绕Winding电容元件的卷绕是一层隔离纸，一层阳极箔，另一层隔离纸和阴极箔.这些隔 离纸防止箔之间接触形成短路，这些隔离物后来保留住电解液.在卷绕铝箔芯子或卷绕过程中为后来连接电 容器端子附上箔.最好的方法是通过冷焊,把箔焊上带子，冷焊可以减少短路失效,有更好的高纹波电流性能和 放电性能.内引出端面切口、与引出端铆接的箔条和电极箔剖面的切口都会有毛刺，从而造成相对电极间短 路.电容器发热芯包膨胀和安全阀打开时的压力冲击，芯包发生变形，导致电极间短路.封口 Sealing电容 元件被密封在一个罐子里.为了释放氢，密封圈不是密闭的，它经常是压力封闭的即将罐子的边沿滚进一个 橡胶

3、垫圈,一个橡胶末端插销或滚进压成石碳酸薄板的橡胶.太则紧密封会导致压力增加，太松则密封会因 为电解液的可允许的流失而导致缩短寿命.2,电容量电容量公差Capacitance Tolerance电容量的公差 是指可允许的电容量的最大值和最小值，用相对于额定电容量的百分数的增加和减少来表示，即AC/C.电容 量的温度特性Capacitance Temperature characteristics电容量随温度的变化而变化.这个变化的本身很 小程度上是依赖于额定电压和电容的尺寸的.从25C到限制的最高温度电容量的增加量小于5%.大部份 电容在-20C至-40C畤，容值下降 很快，对於檬稍-40C的走

4、品,在-40C畤低压的电容，电容值一般下降 20%,高压电容下降40% .对于额定温度为-55C的电容,在-40C时电容值的下降量一般小于10%,在 -55C时电容值的下降量一般小于20% .电容量的频率特性Capacitance frequency characteristics等效 电容值随频率的增加而降低.根据电容量自谐振频率一般低于100kHz.雷容量和雷厘厚甜系Capacitance vs Voltage例如：如果我们有一个20V 1.2F尺寸为3x8.63的电容器,我想用400V同样尺寸的电容器去代替, 那我们选用的容量是多少？ 1.2x(400/20)1.5=13000uF -

5、0.013F400V 即:C1*V1Y.5 = C2*V2M.5 3,电 压额定DC电压Rated DC voltage额定直流电压时标示在电容上的电压，它是包括纹波电压的最大峰值 电压，这个电压可能在额定温度范围内在端子之间持续的被供给.较高额定电压的电容可能代替较低额定电 压的电容所只要外形尺寸,DF和ESR的额定值是兼容的.工作电压(working voltage)简称WV应为标称 安全值，也就是说应用电路中，不得超过此标称电压.电解电容工作在远低于额定工作电压时，由于不能得到 有效的足以维持电极跟电解液之间的退极化作用，会导致电解电容的极化而降低涟波电流，增大ESR,从而提 早老化.但

6、是这个说法的前提是“远低于额定工作电压”，综合一些长期的实践经验来看，选取额定工作电压标 称值的2/3左右为正常工作电压，是比较合理的.额定浪涌电压Rated surge voltage额定浪涌电压是最大 的直流过电压，即25C时时间不超过30秒偶然的间隔不少于5分钟电容可能承受的的电压.浪涌电压的测 量Surge voltage measurement在正常的室温下给电容通过一个1000Q10%的电阻加上额定浪涌电压 (如果电容量是2500uF或更高，则使用2500,000/CQ10%的电阻,C是电容单位是uF).循环加电压1/2分钟 开接着41/2分钟关，当处于关状态时，每 个电容通过充电

7、电阻或等效电阻放电.重复循环120小时.公布测试 的必要条件是为了 DCL,ESR,DF满足最初的条件，且没有机械损坏或电解液的泄漏的迹象.没有小滴或可视 的流动的电解液残留物是允许的.瞬态过压Transient over-voltage铝电解电容一般能承受限制能量的非 常高的瞬态过压.超过电容浪涌电压额定值50V以上的应用将造成高的漏电流和固定电压工作模式就像齐 纳二极管的反向击穿.如果电解液不能承受电压的压力，电容可能损坏短路，但是即使电解液能承受电压的 压力,这种操作模式也不能维持很长时间，因为由电容所产生的氢气和压力的积累将造成损坏.冗余电压 铝 电解电容器先充电,再放电，而后将引线短

8、接，再将其放置一段时间后，两端子间存在电压上升的现象；由这种 现象所引起的电压称之为再生电压.当电压施加在介质之上时，在介质内部引起电子的转移,从而在介质内 部产生感应电场，其方向与电压的方向相反，这种现象称之为极化反应.在施加电压引起介质极化后，如果两 端子进行放电一直到端子间的电压为零，尔后将其开路放置一段时间后，一种潜在的电势将出现在两端子上, 这样就引起了再生电压.再生电压在电容器开路放置10天20天时达到峰值，然后逐渐降低,再生电压有随 着元件变大而增大的趋势.如果电容器在产生再生电压后，两端子短路，瞬间高压放电可能引起组装线上的 操作员工的恐惧感，并且，有可能导致一些低压驱动元件被

9、击穿的危险，预防出现这种情况的措施是在使用前 加100ohm1Kohm的电阻进行 放电,或者在产品包装中用铝箔覆盖引起两端子间短路放电.极性-反向电 压Polar-Reversed Voltage在电路设计和安装时要检查每一个电容的极性.在电容上会标示极性.尽管电容 能持续承受1.5V的反向电压，超过这个值就会因为过热，压力过大或介质损坏而损坏电容.这会造成相关联的 开路或短路故障和电容压力释放口的破裂.充电-放电Charge-Discharge铝电解电容没有被设计成可以 频繁快速的充电和放电,频繁快速的充电和放电会使电容因为过热，压力过大或崩溃而损坏，随后的故障是开 路或短路.对于充电-放电

10、的应用使用电容设计成这种应用，不要超过制造商所建议的放电速率.电压分配 Voltage Sharing在充电期间，每个串联电容的电压与实际的电容量的倒数成正比.但是达到最终电压时，每 个电容上的电压与电容的漏电流的倒数成正比.当然串联回路上所有的漏电流是相同的，趋向于更高漏电流 的电容将获得比较小 的电压.因为漏电流随所提供的电压的增加而增加，较低的电压会造成较高的漏电阻抗, 使电压趋向相同.测试高压母线上的串联电容，供给电容多出额定电压两倍的10%的电压，在整个温度范围内 显示出良好的电压分配，没有电容电压曾经超过其额定值.电压的降额Voltage Derating电压的降额用百 分比来表示

11、，即给定电压小于额定电压的百分比,如一个450V的电容工作在400V将有11%的电压降额.如 用至少高于额定电压135%的化成电压和85r的额定或更高温度金吕箔所制作的铝电解电容器，不需要过多 的电压降额,降额可持续增加工作寿命.在应用中，在温度小于45r时工作不需要降额.高于75C,10%的降 额是足够的.对于更高的温度和高的纹波电流,15%或20%的降额是合适的.军事和空间的应用使用50% 的电压降额.在正常室温下，照相闪光(photoflash)电容可以在满额定电压下被使用，因为它们是为这样的职 责而设计的.至少10%的电压降额对于频闪(strobe)电容有好处，因为它们连续工作会使它们

12、变热.例如： 如果我们有一个20V 1.2F尺寸为3x8.63的电容器,我想用400V同样尺寸的电容器去代替,那我们选用的 容量是多少？ 1.2x(400/20)1.5=13000uF - 0.013F400V 即:C1*V1A1.5 = C2*V2M.5 V1M.5之间的符号 意为 1.2x(400/20)1.5=13000uF - 0.013F 400V 即:C1*V1M.5 = C2*V2A1.5 1.5 全部是指数.4,温度 工 作温度范围Operating Temperature Range它是环境温度范围，在这个温度下电容被设计能持续工作.很 大程度上化成电压决定了高温限制值.低温

13、限制值很大程度上由电解液的低温电阻系数所决定.105 C等 级的化成电压要高于85 C.所以105 C等级的电容比85 C的电容具有更长的寿命 或更高的承受纹波电 流的能力.5,纹波电流纹波电流Ripple Current纹波电流是流进电容的交流电流.之所以称为纹波电流 是因为其所关联的依附在电容的直流偏置电压上的交流电压的行进就像水上的纹波一样.纹波电流使电容 发热，太高的温升将使电容超过它的最大可允许管芯的温度而很快损坏，但是工作于接近最大允许管芯温度 将大大缩短预期的寿命.最大可允许的纹波电流决定于多大可被允许且仍能满足电容的负载寿命指标.对于 铝电解电容工作于最大允许管芯温度其负载寿命

14、指标典型值是1000到10,000小时.即六个星期到一年零七 个星期，对于大多数的应用这个时间都太短了.纹波电流的技术规格Ripple current specification纹波电 流是由在额定温度下获得希望的温升所决定的.通常额定温度为85C的电容允许的温升是10C,最大允许 管芯温度是95C.通常额定温度为105C的电容允许的温升是5C,最大允许管芯温度是110C.纹波电流 额定值通常假定电容是对流冷却,整个罐子与空气接触.0.006W/C/in2的对流系数是假设温升是从空气到外 壳，管芯温度假设与外壳温度相同.功率损耗等于纹波电流的平方乘以ESR , ( P=I (square)*R

15、) .通常使用 25C,120Hz的最大的ESR,但是既然ESR随温度的增加而减少，所以可使用低于最大ESR的值去计算功率 损耗.这有一个例子，对于4700uF,450V直径为3 inch(76mm),长为55/8 inchs(143mm)的罐型电容，其 25C,120Hz最大的ESR是30mQ,假设你想要这种电容纹波电流额定值.罐型的面积-不包括端子末端-是 60.1in2 (388mm2).热导系数是(0.006)(60.1)=0.36W/C.对于10C的温升，外壳可能损耗3.6W.所以对于最 大的ESR是30mQ可允许的纹波电流是11A.(3. 6 = I square x 0. 03)

16、像这个例子里的大的罐型电容忽略 了从外壳到管芯的温升就会严重的夸大了纹波电流的容量.纹波电流的温度特性Ripple current temperature characteristics对于工作温度小于额定温度额定纹波电流会增加.在技术指标中会显示增加量. 一般增加量决定于最大管芯温度(Tc),额定温度(Tr)和环境温度(丁旬即：纹波温度增量=(Tc- Ta)/ (Tc- Tr)1/2 高的纹波电流会使工作寿命小于预期寿命，因为电容时间越长其ESR越大对于相同的纹波电流发热量会增 加.这加速了磨损.纹波电流的频率特性Ripple current frequency characteristic

17、s工作频率不是120Hz时, 要校正额定纹波电流.在技术指标中会显示增加量.通常增加量决定于预期随频率的变化的ESR,但是就像上 面所讨论的,ESR是温度，电容量,额定电压和频率复杂的函数.所以很难产生一个精确模拟其对频率依赖的 纹波-频率的增量表.对于高纹波电流的应用要确认在你感兴趣的频率下的ESR,并计算总的功率损耗.电解 电容器的寿命还与电容器长时间工作的交流电流与额定脉冲电流(一般是指在85r的环境温度下测试值，但 是有一些耐高温的电解电容器是在125 C时测试的数据)的比值有关.一般说来,这个比值越大，电解电容器 的寿命越短，当流过电解电容器的电流为额定电流的3.8倍时,电解电容器一

18、般都已经损坏.所以，电解电容器 有它的安全工作区,对于一般应用，当交流电流与额定脉冲电流的比值在3.0倍以下时,对于寿命的要求已经 满足.实际上d的变化范围在5%20%之间，它造成纹波电流大小约是电容直流输出电流，的2-4倍.D的 选择对电容器的影响很大,一个比较小的d值和高峰值的冲点线路能够产生一个比较大的纹波电流值.纹波 电流和d的关系 可在中看到，根据ESR和频率的关系，变换d将会导致电容的能耗，这个能耗正比于纹波电 流，或正比于纹波电流的平方，或者是着两个值中的某一点.涟波电流对于石机的滤波电路来说，是一个很重 要的参数.涟波电流Irac是愈高愈好.他的高低与工作频率相关，频率越高Ir

19、ac越大，频率越低Irac越小.传统 的认为我们需要在低频时能够有很高的涟波电流，以求得到良好的大电流放电特性，使的低频更加结实饱满 富有弹性，以及良好的控制驱动特性;实际上在高频时高的涟波电流对音色的正面帮助也很大，可以使高频有 更好的延伸和减小粗糙感.在我们现有的摩滤波电容的文章中，推荐的大部分电容都是日本货,比如说elna, 红宝石,nichicon(篮精灵)，当然还有日本化工等品种，由于我们一入道就接触这些电容，因此先入为主的我们 就认为这些电容就是最好的电容.当然，玩胆机的朋友,眼界更为开阔，他们决不轻易使用这些日本货,而是想 方设法地去寻找欧美货.根据本人这些年的实践来看，在上面的

20、那些日本货中,除了 ENLA的极少数品种和欧 美品种和能有一拼外，其他的品种根本不是欧美货的对手.在胆机用滤波电容中，美国的cornell dubilier的 效果不错，它的直径是35mm，高度要比日本货高一倍，但是相同耐压的RIFA电容的直径是75mm,无法安 装.cornell dubilier电容的脚是2个较粗的接线柱,通过螺丝固定，而很 多日本产品是四个脚，直接焊接，因此 在替换的时候仍然比较麻烦.6,等效串联雷阻ESR等效串联电阻Equivalent Series Resistance等效串 联电阻(ESR)是一个单一的电阻值，它代表了所有的电容的欧姆损耗与电容相串联.用于DC/DC

21、开关稳压 电源输入滤波电容器，因开关变换器是以脉冲形式向电源汲取电能，故滤波电容器中流过较大的高频电流，当 电解电容器等效串联电阻(ESR)较大时，将产生较大损耗,导致电解电容器发热.而低ESR电解电容器则可 明显减小纹波(特别是高频纹波)电流产生的发热.电解电容器ESR较低,能有效地滤除开关稳压电源中的高 频纹波和尖峰电压.ESR的高低，与电容器的容量、电压、频率及温度.都有关,ESR要求越低越好.当额定 电压固定时，容量愈大ESR愈低.当容量固定时，选用高额定电压的品种可以降低ESR.低频时ESR高, 高频时ESR低，高温也会使ESR上升.ESR的测量ESR measurement对于铝电

22、解电容，是在25C时测 试在一个测量桥式电路中等效串联电路中的电阻值作为ESR的值，测量桥式电路用120Hz没有谐波含量最 大AC信号电压为IVrms没有正向偏置电压的电源来供电.ESR的温度特性 ESR Temperature characteristics ESR随温度的的增加而降低.从25C到限制的最高温度ESR大约降低35%到50%.但是 在限制的最低温度时ESR的增加超过10倍.对于额定温度为-20C或-40C的电容，在-40C时ESR的增加 超过100倍.ESR的频率特性ESR Frequency characteristics像DF 一样,ESR随频率而变化.重写一次上 面DF的

23、公式,ESR可由下面的公式来模拟：ESR=10,000(DFif) /2门fC +ESRhf用ESR来表示，在低频时 ESR随着频率的增加稳定的下降，关电源的体积不断缩小，能量转换效率不断提高，使得开关电源的工作频 率不断提高(从20kHz到500kHz,甚至达到1MHz以上)，导致其输出部分的高频噪声加大，为了有效滤波，必 须使用超低高频阻抗或低等效串联电阻(ESR)的电容器.D.3损耗因数-Dissipation Factor(DF) Tan& (损 耗角正切)在等效电路中，等效串联电阻ESR同容抗1/wC之比称为Tan&，其测量条件与电容量相同. Tan&=R(ESR)/(1/ wC)=

24、 wC R(ESR)其中:R(ESR)= ESR(120HZ) w =2 X 3.14 f F= 120Hz Tan& 随着测 量频率的增加而变大，随着测量温度的下降而增大.损耗因数是测量损耗角的正切值并用百分数来表示.损 耗因数也是ESR同容性电抗的比值,因此与ESR有关,用公式表示：DF=2门fC(ESR)/10,000 DF是用百分数 表示的没有单位的数值，测试频率f的单位是Hz,电容量C的单位是Uf,ESR的单位是Q. DF的测试DF measurement DF的测试是在25C用120Hz没有谐波含量最大AC信号电压为IVrms没有偏置电压的电 源来供电下完成的.DF的值与温度和频率

25、有关.DF的温度特性DF Temperature characteristics损耗因数 随温度的升高而降低.从25C到最高温度限制值时DF大约降低50%，但是在最低温度限制值时,DF增加超 过10倍.额定温度为-55C的更好的器件的DF值在-40C时增加量不到5倍.DF的频率特性DF Frequency characteristics、 损耗因数在高频时随频率的变化而变化.DF用以下的公式来模拟： DF=DFif+2nfC(ESRhf)/10,000 DF是用百分数来表示的总的损耗因数,DFif是用百分数来表示的低频的损 耗因数,ESRhf是高频时的ESR单位Q,f是测试频率单位Hz,C是测

26、试频率下的电容量单位uF.DFif是由功 率损失所造成的，功率损失是由在铝氧化介质的分子排列方向的电场所产生的.ESRhf是由在薄膜,连接器 和电解液/隔离物垫上的阻性损耗所造成的.电解液/隔离物垫上的电阻值经常起主导作用，它的电阻值随频率 变化很小.DFif的范围大约是从1.5%到3%.ESRhf的范围是从0.002到10Q,随温度而降低.上面DF的公 式表明DF在低频时是个常数,在交越频率处跨越到降低的DF和固定的ESR，交越频率与电容量成反比.因 此高电容量的电容其交越频率就低.随着频率的增加高电容量的电容比低电容量的电容DF降低的更多.DF 值是高还是低，与温度、容量、电压、频率.都有

27、关系；当容量相同时，耐压愈高,DF值就愈低.频率愈高,DF 值愈高，温度愈高，DF值也愈高.DF值一般不标注在电容器上或规格介绍上面.在DIY选取电容时,可优先 考虑选取更高耐压的，比如工作电压为45V时，选用50V的就不很合理.尽管使用50V的从承受电压正常工 作方 面并无不妥，但从DF值方面考虑就欠缺一些.使用63V或71V耐压的会有更好的表现的.当然 再高 了性价比上就不合算了.含浸Impregnation电容器元件注入电解液，浸透纸隔离物并且渗透到蚀刻管道里. 注入的方法可能会涉及到器件的浸入和真空压力周期的应用不管使用或不使用加热，或者在小单元情况下 仅仅是简单的吸收.电解液是根据电

28、压和工作温度范围用不同的公式表示的成分的复杂混合物.其基本的成 分是具有可溶性和可导电性的盐-一种溶解物-以产生电的传导.普通的溶剂是乙烯乙二醇(EG),二甲基的甲 酰胺(DFM)和微克丁内酯(GBL).普通的溶解物是铵硼酸盐和其它的铵盐.EG典型应用于额定值为-20C或 -40C的电容.DFM和GBL经常应用于额定值为-55C的电容.在电解液里水起很大的作用.水增加了导电性 因此减少了电容的阻抗.但是它降低了沸点因而妨碍了高温性能，减少了贮藏寿命.占几个百分点的水是必要 的，因为电解液要维持铝氧化物电介质的完整性.当漏电流流动时，水被分解为氢和氧,氧被附着在阳极金属 薄片上通过增加更多的氧来

29、复原漏电流地点.氢通过电容的密封橡胶溢出.7,漏电流DCL漏电流DC Leakage Current(DCL) DC漏电流是指在给定的额定电压下流过电容的直流电流值漏电流的值依赖于给 定的电压，充电周期和电容的温度.电容器的介质对直流电具有很大的阻碍作用.由于铝氧化膜介质上浸有 电解液，在施加电压时，重新形成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，刚施加电 压时，漏电流较大，随着时间的延长,漏电流会逐渐减小并最终保持稳定.测试温度和电压对漏电留具有很大 的影响.漏电流会随着温度和电压的升高而增大DCL的测试方法DCL Method of measurement漏电流 的测量是在

30、25C的温度下,提供额定电压并通过1000Q的保护电阻同测量电路中的电容相串联.加电压5分 钟以后，漏电流没有超过规格所给定的最大值.铝电解电容都存在漏电的情况，这是物理结构所决定的.漏电 流当然是越小越好.电容器容量愈高，漏电流就愈大.降低工作电压可降低漏电流.选用更高耐压的品种也 会有助于减小漏电流.相同条件下优先选取高耐压品种的确是一个简便可行的好方法;降低内阻、降低漏电 流、降低损失角、增加寿命真是好处多多,唯价格上会高一些.而漏电流值大小的控制是电容器三个参数中 的重点，漏电流值大小是判断电容器质量的一个重要标志.影响铝电解电容漏电流值的主要因素有：(1)所 用原材料的纯度情况，包括

31、正极箔的含杂质情况，负极箔纯度、去离子水 的纯度，电解纸的杂质含量以及其它结构材料、密封材料等等.工作电解 液的成分、粘度、P H值、比电阻.(3)工作和贮存环境的影响.电容器生产 的环境和制造工艺的控制，特别是老炼工艺，电容器内部氧化膜的修补过 程 等.把相同容量的电解电容按照额定承受电压进行充电，放置一段时间后再检测电容器两端的电压下降 程度.下降电压越少的漏电流就越小.DCL的温度特性DCL Temperature characteristics随温度的增加而 增加DCL的测试方法DCL Method of measurement漏电流的测量是在25C的温度下，提供额定电压并通 过100

32、0Q的保护电阻同测量电路中的电容相串联.加电压5分钟以后，漏电流没有超过规格所给定的最大值. 把相同容量的电解电容按照额定承受电压进行充电，放置一段时间后再检测电容器两端的电压下降程度.下 降电压越少的漏电流就越小.DCL的电压特性DCL Voltage characteristics漏电流的值随着提供的电压的 降低会迅速的减少.8,外部气压External Pressure对于固体电解液的电容没有关联.铝电解电容能在 80000英尺(20320m)和3kPa低的气压下工作.最大的空气压力依赖于尺寸和电容的类型.超过最大值会通 过压坏外壳,打开压力释放口或产生一个短路电路使电容损坏.9,电感I

33、nductance电感是等效串联电感, 对于温度和频率相对独立.对于SMT典型值的范围是从2到8nH,对于径向引线的类型其典型值的范围是从 10到30nH,对于螺丝端子的类型其典型值的范围是从20 nH到50nH,对于轴向引线的类型 其典型值高达 200nH.这些低的值是通过制表区域和介质接触几何学的固有的低的电感量所获得的.电容元件具有小于 2nH的典型的电感量.CDE电感的简单计算公式：(直径/2) +5 电感(nH)直径-8 .10,绝缘和接地 Insulation and Grounding非固态电解液铝电解电容的铝外壳通过与电解液接触与负极相连.所产生的绝缘 电阻从几个欧姆到几千个欧

34、姆.对于轴向端子的电容和扁平组件封装外壳与负极端子连接.如果同外壳接触 的器件有一定电平而不是负极 端子,使用带绝缘套的电容.塑料绝缘(UL224VW-1 )能承受3000Vdc或 2500Vac,60Hz1分钟,电压加在外壳和一个1/4英寸宽围绕绝缘套的金属薄膜之间.给电容安装上满意的尼 龙螺母和间隔孔.在薄膜和电容外壳之间加电100V 2分钟以后，绝缘电阻不小于100MQ. . 11,平衡电阻 Balancing Resistors在额定温度时，串联的两个电容漏电流的差异能被估计为0.0015CVr单位是uA,C是额 定电容量单位是uF,Vb是通过两个电容的电压单位是Vdc.使用这种估计数

35、值,使用下面的公式来为每个电 容选取平衡电阻的值.R=(2Vr-Vb)/(0.0015CVr) R使平衡电阻单位是MQ,Vr是你想要加在每一个电容上的 最大电压,Vb是通过两个电容的最大母线电压.对于三个或更多的电容串联可使用下面的公式,n是串联电 容的个数：R=(Vr-Vb/n)/(0.00075CVr)当两个电容串联时，电压的分配很少使用平衡电阻.在使用平衡电阻 作为电压放电以前，应考虑到不使用平衡电阻通常会增加系统的可靠性因为不使用平衡电阻可降低电容周 围的温度,除去比电容可靠性低的元器件就意 味着保护.作为替代，使用相同生产的一批电容以确保相同的 漏电流或使用更高的额定电压以允许不同生

36、产商的电容电压的不均衡.确保串联的电容有相同的热的环境. 12,放置寿命Self Life存储5到10年以上的铝电解电容可能会增加DC漏电流.在使用之前检查DCL是否 满足应用的需要.经过1,0000的电阻加上额定电压30分钟来重新限定高DCL个体的条件.存储寿命是测 量电容如何维持长时间的存储尤其在高温下.为了测试存储寿命，将电容放在一个炉中,设置存储寿命测试温 度为-0+3C作为存储寿命测试周期.完成实验在25C下稳定电容24h或更长时间.提供额定电压30分钟，确 认测试后的限制值.如果没有另外的指标，则电容量,DCL和ESR将满足开始的要求.(1)在温度为530C, 湿度为75%以下的室

37、内储存(2)不要保存在组装使用中禁用的环境及同等条件下.13，母线结构Bus Structure当电容并联时，在头脑中要用这些特性来设计连接母线.最小串联电感量需要一个薄片状的母线或 带状的结构.例如，用电路板的一块地方来连接所有电容的正极，用另一块地方来连接电容的所有的负极.对于 每一个电容 的线路阻抗将是相等的以确保相同的电流分流.尽管对于低频纹波，纹波电流在电容之间的分配 与电容量的值成正比，但是高频纹波电流的分配与ESR的值和线路阻抗成正比.14,振动Vibration铝电解 电容一般能承受10g的振动力.在技术指标中会给出限制值.调整过程使振动力小于单个类型的技术指标所 要求的值.为

38、了测试振动阻抗，将电容固定在振动平台上，是电容承受一个简单的谐波运动即最大的峰峰幅 值是0.06英寸最大的加速度根据给定是10g或15g.在10到55 Hz之间线性的改变振动频率.在1分钟内 通过整个的频率范围.除非另外指定，在与电容轴向平行的运动方向上振动电容1.5个小时，然后放置电容使 其运动方向与轴向相垂直，再接着振动1.5个小时.在最后的1.5个小时测试时，将电容同整流桥相连观察3 分钟的周期.在接下的实验中当用手晃动时，在容器内电容元件将没有明显的松动.当然在3分钟的观察周期 内，电容也没有断断续续连接或短路的迹象.15,自谐振频率Self-resonant Frequency自谐振

39、频率是当容 性阻抗(1/2门fC)等于感性阻抗(2门fL)时的频率.因为在这个频率上，容性阻抗与感性阻抗相位相差180度，两个 电抗相减,剩下的阻抗就是纯阻性的,且等于ESR.高于自谐振频率器件是感性的铝电解电容的自谐振频率 典型发生在小于100kHz.自谐振频率等于1/2n(LC)人1/2.基于120Hz的电容自谐振频率要高于预期的频率, 因为电容量是随频率的增加而减少的,而温度的增加会阻止电容量的降低所以它会随温度的增加减少.16, 压力释放口 Pressure-Relief vent在非固态电解液的铝电解电容工作时，气体的压力一般会增加.这种气体 大部分是氢气，使气体透过电容的密封就可避

40、免过多的压力.但是在过压，电压反向，交流电压或电容损坏的情 况下过多的压力将造成电容爆炸.为了避免爆炸铝电解电容经常装配压力释放口的结构.这些安全释放口是 为了释放气体的压力.在电容裂开后电容的寿命有了限制，因为它损失了电解液，使电解液变干.要小心不要 影响释放口的工作，比如一些安装方法像钳住，胶住或罐封元件.对于由热塑性的罐封来保护电容元件的大的 电容,不要把它们安装在安全口下，因为当电容过热时，罐封可能会流动而阻住安全口.很少情况下电容单独 安装，对于电容大多数情况下是多个并联的电容起整个的作用,这时压力释放装置可能不能及时的起作用.这 将会避免造成极度的过载或由于损坏而产生的火花点燃电容

41、内部的气体.当测试压力释放口时，用防护罩保 护人员不受高能量的电容可能产生的破裂的损伤，要确认使用坚固的防护罩.测试用的合适的防护罩的例子 是1/4英寸厚的钢板或1/2英寸厚的聚碳酸酯来围绕,其一边开放来使爆炸改变方向而不是包围起来.通过 供给电压或电流使用下面三种方法中的一个来测试电容的压力释放能力.A.根据额定电容量使电容承受 交流电流如下：额定电容量 测试电流Uf A rms，60Hz高达3000 1到100 3,000到20,000 85到150高于 20,000 100到175 B.对于额定电压为150Vdc或更高，通过一个串联的5。10%的电流限制电阻供给从 110到125Vac,

42、60 Hz的电源.C.是电容承受反极性的直流电压使其足够流过从1到10A的电流.过多的 内部压力将被释放而不会使电容元件或封口剧烈的破损或点燃周围的材料.为了证明没有点燃，用两层干酪 布料松散地的围在外壳上，在测试时衣料不能被点燃.短路或开路不是测试的故障.17,安装Mounting安装 位置Mounting position在低温的环境下，铝电解电容有比较长的寿命;所以，把铝电解电容放在印刷板上最 冷的地方.确保铝电解电容远离热的元器件像功率电阻，功率晶体管或二极管和变压器.把元器件充分的分 开以使冷空气流通.当所提供的纹波电流或充电/放电负载高时,这尤其重要.安装时，请遵守以下内容：a.

43、为了对电容器进行点检测，测定电器性能时,除了卸下电容器,装入机器中通过电的电容器请不要再使用；b. 当电容器产生再生电压时，需要通过约1KOHM左右的电阻进行放电；c.长期保证的电容器，需通过约 1Kohm左右的电阻加压处理;d.确认规格（静电容量及额定电压等）及极性后,再安装;e.不要让电容器掉到 地上，掉下来的电容器请不要再使用；f.变形的电容器不要安装;g.电容器正，负极间距与电路板板孔距必须 相吻合；h.自动插入机的机械手力量不宜过大；焊接时，请确认以下内容：a.注意不要将焊锡附着在端 子以外；b.焊接条件（温度，时间，次数）必须按规定的时间执行;c.不要将电容器本身浸到焊锡溶液中；d

44、.焊 接时,不要让其他产品倒下碰到电容器上；焊机后的处理应不产生以下机械应力：a.电容发生倾倒；b. 电容器碰到其他线路板；c.使其他物体碰到电容器;电容器不要用洗净剂洗净，不过，在必须洗净的情况 下对电容器进行清洗，必须按照产品规格说明书规定的范围内进行；对必须洗净的电容器，洗净时,须确定 下列内容：a.洗净剂污染管理（电导率,PH值，比重，水分等）b.洗净后，不能保管在洗净液环境中及密闭容 器中,要采用（最高使用温度以下的）热风干燥印刷电路板及电容器，使之不残留洗净液成分. 不使用含卤 素的固定剂、树脂涂层剂.使用固定剂、涂层剂时，请确认以下内容：a）电路板与电容器之间，不能残留 焊接残渣

45、及污垢；b）固定剂、涂层剂吸附前，尽可能不残留洗净成分，进行干燥处使印刷孔不堵塞；.1铝电解电容器基本的电性能1.1电容量电容器的电容量由测量交流容量时所呈现的阻抗决定。交流电容量随频 率、电压以及测量方法的变化而变化。JISC5102规定:铝电解电容的电 容量的测定是在120HZ频率，最大交流电压为0.5Vrms、DC bias电压为1.52.0V的条件下进行。铝电解电容器的容量随频率的增加而减小。以下是典型的电容量随频率变化图：和频率一样，测量时的温度对电容器的容量有一定的影响。随着测量温 度的下降，电容量会变小。以下是典型的电容量随频率变化图: 容量变化率(%)温度（。另一方面，直流电容

46、量，可通过施加直流电压而测量其电荷得到，在常 温下容量比交流稍微的大一点，并且具有更优越的稳定特性。1.2 Tan 6 （损耗角正切）在等效电路中，串联等效电阻ESR同容抗1/3 C之比称之为Tan 6， 其测量条件与电容量相同。Tan6 =RESR/ （1/3 C）= 3 C RESR 其中：RESR =ESR（120 Hz）3 =2n f f=120HzTan 6随着测量频率的增加而变大，随测量温度的下降而增大。以下是 典型的电容量随频率变化图：1.3 阻抗（Z）：在特定的频率下，阻碍交流电通过的电阻就是所谓的阻抗（Z）。它与 容量以及电感密切相关，并且与等效串联电阻ESR也有关系。具体表

47、达 式如下：其中：Xc=1/ 3 C=1/ 2n fC XL=3 L=2n fL以下是典型的电容量随频率变化图：由图可知电容的容抗（Xc）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电抗（XL）降致ESR。当频率达到高频范围感抗以匚）变为主导，所以电抗 随着频率的增加而增加。由于电解液电导率随温度改变而改变，所以阻 抗随着温度的变化而变化如下图所示：100 1k 10k100k1000kFrequency (Hz)1.4漏电流：电容器的介质对直流电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，重新形成以及修复氧化膜的时候会产生 一种很小的称之为漏电

48、流的电流，刚施加电压时，漏电流较大，随着时 间的延长，漏电流会逐渐减小并最终保持稳定。Time (minute)漏电流随时间变化特征图测试温度和电压对漏电流具有很大的影响。漏电流会随着温度和电压的升高而增大(如下图所示)。-10 -250 206085Temperature（C）ri=uatznuCD6妥 ea_l1. 2.铝电解电容器的寿命1. 忽略纹波电流时的寿命推算一般而言，铝电解电容器的寿 命与周围的环境温度有很大的关系，其寿命可以由以下公 式计算。2. 其中，匕温度T时的寿命L0：温度T0时的寿命与温度 比较，降压使用对电容器的寿命影响很小，可忽略不计。2. 考虑纹波电流时寿命的推算

49、叠加纹波电流，由于内部等效串连电 阻（ESR）引起发热，从而影响电容器的使用寿命，产生的热量lM-.可由下式计算P=I2R.（2）其中，I：纹波电流（Arms）R：等效串联电阻（。）由于发热引起的温升如下式所示：AT - 其中，AT:电容器中心的温升（C）I：纹波电流（Arms）R: ESR （Q）A:电容器的表面积（cm2）H:散热系数（1.52.0x10-3W/cm2C）上面公式（3）显示电容器的温度上升与纹波电流的平方以及等效串联 电阻ESR成正比，与电容器的表面积成反比，因此，纹波电流的大小决 定着产生热量的大小，且影响其使用寿命，电容器的类型以及使用条件 影响着AT值的大小，般情况下

50、T5C。下图表示纹波电流引起的 温升的测量处测试结果：（1）.考虑到环境温度和纹波电流时的寿命公式其中，Ld：直流工作电压下的使用寿命（K=2，纹波电流允许的范围内）（K=4，超过纹波电流范围时）T0：最高使用温度T :工作温度T：中心温升（2）电容器工作在额定的纹波电流和上限温度时，电容器的寿命可通过转化（4）式得到，如下：L=LZ俱5）其中，Lr：工作在额定纹波电流和最高工作温度下的寿命（h）T0 :最高工作温度下的电容器中心容许温升。（3）考虑纹波电流，环境温度时可由（5）式得到下式：其中，10：最高工作温度下的额定纹波电流（Arms）I：叠加的纹波电流（Arms）由于直接测量电容器的内

51、部温升存在着困难，下表列出了表面温度和内 部核心温度的换算关系。电容直径1012.5161822253035中心/表面1.11.21.251.31.41.61.65寿命的推算公式，原则上适用于周围环境温度为+40C到最高工作温度 范围内，但由于封口材料的老化等因素，实际的推算寿命时间一般最大 为15年。（表2-1寿命推算曲线）.85*C1000hproduct 85*C2000product. 105*C 1000h produci .105C 2000h product 105P 3000 product 105P 5000h product 125C 1000h product25Hows

52、2000500010,00020.00050.000100,000200*000HoursoperationYears1112345720如Years8h/dayYearsiiii3610152030wYears3. 冗余电压铝电解电容器先充电，再放电，而后再将两引线短接，再将其放置一段 时间后，两端子间存在电压上升的现象；由这种现象所引起的电压称之 为再生电压。当电压施加在介质之上时，在介质内部引起电子的转移， 从而在介质内部产生感应电场，其方向与电压的方向相反，这种现象称 之为极化反应。在施加电压引起介质极化后，如果两端子进行放电一直 到端子间的电压为零，而后将其开路放置一段时间后，一种潜

53、在的电势 将出现在两端子上，这样就引起了再生电压。再生电压在电容器开路放 置1020天时达到峰值，然后逐渐降低，再生电压有随元件变大而增 大的趋势（基板自立形）如果电容器在产生再生电压后，两端子短路， 瞬间高电压放电可能引起组装线上的操作员工的恐惧感，并且，有可能 导致一些低压驱动元件（如CPU，存储器等）被击穿的危险，预防出现 这种情况的措施是在使用前加100Q 1KQ的电阻进行放电，或者在产 品包装中用铝箔覆盖引起两端子间短路。4.极性铝电解电容器一般是有极性的。极性接反是造成铝电解电容器短路及漏液的原因，并可能导致危险的发生。因此在无法辨识的电气回路上或使 用于有极性变换设计的回路时，请

54、选用双极性电解电容器。5.电解电容器的储存电解电容器应在温度为530C，湿度为75%以下的室内储存。当电解 电容器经过了长时间放置后，由于原电池的作用使其漏电流有增加倾 向。因此在使用经过长时间放置的电解电容器以前，需先施加额定电压 直至其电气特性恢复正常。1. 6.电路设计2. 在电路设计及生产过程中，应严格按照铝电解电容器的额定性能 范围使用，尽量避免下述情况下3. 电容器外壳、辅助引出端子与正、负极以及电路板间必须完全隔 离；4. 当电容器套管的绝缘性能不能保证时，在有绝缘性能特定要求的 地方不要使用；1. 请不要在下述环境下使用电容器1. (1)直接与水、盐水及油类相解除或结露的环境；

55、2. (2)充满有害气体的环境(硫化物、H2SO3、HNO3、 CI2、氨水等)；3. (3)置于日照、O3、紫外线及有放射击性物质的环 境；4. （4）振动及冲击条件超过了样本及说明书的规定范 围恶劣环境；2. 在设计电容器安装时，必须确认下述内容；1. （a）电容器正、负极间距必须与线路板板孔距相吻 合；2. （b）保证电容器防爆阀上方留有一定的空间；3. （c）电容器防爆阀上方尽量避免配线及安装其他元 件；4. （d）电路板上，电容器的安装位置，请不要有其他 配线；5. （e）电容器四周及电路板上尽量避免设计、安装发 热元件；3. 另外，在设计电路时，必须确认以下内容；1. （a）温度及

56、频率变化的变化不至于引起电性能变 化；2. （b）双面印刷上安装电容器时，电容器的安装位置 避免多余的基板孔和过孔；3. （c）两只以下电容器并联连接时的电流均衡；4. （d）两只以上电容器串联连接时的电压均衡。5. 7.元件安装6. 安装时，请遵守以下内容：a）为了对电容器进行点检，测定电 气性能时，除了卸下了电容器，装入机器中通过电的电容器请使用（1）高温（温度超过最高使用温度）（2）过流（电流超过最高纹波电流）（3）过压（电压超过最高额定工作电压）（4）反向加压或交流电压（5）使用于多次急剧充放电的回路中不要再使用。b）当电容器产生再生电压时，需通过约1K左右的电阻进 行放电；c）长期保

57、存的电容器，需通过约1K左右的电阻加压处理；d） 确认规格（静电容量及额定电压等）及极性后，再安装；e）不要让电 容器掉到地上，掉下的电容器请不要再使用f）变形的电容器不要安 装；g）电容器正、负极间距与电路板孔距必须相吻和；h）自动插 入机的机械手力量不宜过大；7.2焊接时，请确认下面内容：a）注意不要将焊锡附着在端子以外；b） 焊接条件（温度、时间、次数）必须按规定说明执行：1. 焊接后的处理应不产生以下的机械应力：a）电容器发生倾倒、扭转；b）电容器碰到其他线路板；c）使其它物体碰撞到电容器；2. 电容器不要用洗净剂洗耳恭听净，不过，在有必要洗净的情况下 对电容器进行洗净，必须在产品规格

58、书规定的范围内进行；3. 对有必要洗净的电容器，洗净时，须确认下列内容：a）洗净剂 污染管理（电导率、PH值、比重、水份等）；b）洗净后，不能保管在洗净液环境中及密闭容器中，要采用（最高使用温度以下的）热风干燥印刷电路板及电容器，使之不残留洗净液成分。1. 不使用含卤素的固定剂、树脂涂层剂。2. 使用固定剂、涂层剂时，请确认以下内容：a）电路板与电容器之间，不能残留焊接残渣及污垢；b）固定剂、涂层剂吸附前，尽可能不留洗净成分，进行干燥处理，使印刷孔不堵塞；c）固定剂、涂层剂热硬化条件，按规定说明书要求执行。组装使用1. 组装使用时，请遵守以下内容：电容器的端子间不要直接接触，另外，不要让导体物质引起正负极短路。2. 请确认所安装电容器所处环境a）不要与水或油污接触或处于结露状态b）不要让日光、03,紫外线及放射线直接照射到电容器上c）不要处于充满有害气体的环境（硫化氢、亚硫酸、亚硝酸、氨水、CI2等）d）震动及冲击不要超过样本或规格说明中规定值：