铝电解电容基础知识培训

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1、铝 电 解 电 容 器 基 本 知 识 课 程 重 点一 、 铝 电 解 电 容 器 的 一 般 概 念二 、 铝 电 解 电 容 器 的 构 造三 、 铝 电 解 电 容 器 的 电 气 特 性四 、 铝 电 解 电 容 器 的 标 识五 、 铝 电 解 电 容 器 的 允 许 纹 波 电 流六 、 铝 电 解 电 容 器 制 造 流 程七 、 铝 电 解 电 容 器 的 试 验八 、 铝 电 解 电 容 器 的 寿 命 及 推 算九 、 铝 电 解 电 容 器 失 效 分 析十 、 铝 电 解 电 容 器 使 用 注 意 事 项 一 ： 铝 电 解 电 容 器 的 一 般 概 念1、 电

2、容 器 的 定 义 电 容 器 简 称 电 容 ， 是 一 种 储 存 电 荷 或 者 储 存 电 场 能 量 的 元 件 。 它是 电 路 中 常 用 的 电 子 元 器 件 之 一 ， 多 用 来 滤 波 、 隔 直 、 交 流 耦 合 、交 流 旁 路 以 及 与 电 感 元 件 构 成 振 荡 回 路 等 。 它 是 由 两 个 导 电 极 板 中间 隔 以 电 介 质 所 组 成 的 元 件 。 平 板 形 电 容 器 结 构 示 意 图 （ 云 母 、 空 气 、 电 解 质 ）（ 金 属 板 ） 2、 电 解 电 容 器 的 定 义两 个 极 板 有 正 极 和 负 极 之 分

3、， 其 中 正 极 采 用 特 定 的 阀金 属 ， 并 在 该 金 属 表 面 上 借 助 于 电 化 学 方 法 ， 生 成 一层 极 薄 且 具 有 单 向 导 电 性 的 氧 化 膜 作 为 介 质 ， 而 负 极采 用 能 生 成 和 修 复 介 质 的 液 状 或 固 状 的 电 解 质 ， 这 样一 种 特 殊 结 构 和 特 殊 工 艺 制 造 的 电 容 器 。 3、 电 解 电 容 器 的 种 类 1、 按 阀 金 属 种 类 分2、 按 电 解 质 状 态 分3 按 正 极 呈 现 的 状 态 分 铝 电 解 电 容 器钽 电 解 电 容 器钽 铌 合 金 电 解 电 容

4、 器液 体 （ 湿 式 ） 电 解 电 容 器固 体 电 解 电 容 器 箔 式 卷 绕 型 电 解 电 容 器烧 结 型 电 解 电 容 器 二 、 铝 电 解 电 容 器 的 构 造1 基 本 结 构 正 极 （ 阳 极 ）负 极 （ 阴 极 ）介 质2 实 物 结 构 铝 箔电 解 液电 解 纸导 针 （ 引 条 ）胶 盖 （ 盖 板 ） 铝 壳胶 管 电 解 液 电 解 纸氧 化 膜正 箔正 导 针 负 导 针负 箔（ 类 似 PN结 的 功 能 ）功 能 结 构 图正 极 电 位 高 于 负 极 电 位 -阻 流 状 态正 极 电 位 低 于 负 极 电 位 -导 通 状 态注 ：

5、此 时 电 流 非 常 大 ， 已 失 去 电 容作 用 ， 严 重 时 会 发 生 爆 炸 现 象 。 三 、 铝 电 解 电 容 器 的 电 气 特 性1、 标 称 电 容 量 与 电 容 量 允 许 偏 差 ：（ 1） 定 义 ：所 谓 标 称 电 容 量 是 指 在 电 容 器 上 标 明 的 电 容 量 值 ， 是 设 计 容 量 的名 义 值 ， 它 与 实 际 制 造 出 来 的 电 容 器 的 电 容 量 之 间 有 一 定 偏 差 ，此 偏 差 称 之 为 电 容 量 允 许 偏 差 。 （ 2） 标 称 电 容 量 值 ：1、 1.5、 2.2、 3.3、 4.7、 5.6

6、、 6.8 10n(n = -1、 0、 1、 2、 3、 4、 5)（ 3） 电 容 量 允 许 偏 差（ 4） 电 容 量 的 测 试 方 法 ： 测 试 仪 器 ： LCR或 容 量 测 试 仪 测 试 频 率 ： 100/120Hz 测 试 电 路 ： 串 联 等 效 2、 损 失 角 正 切 （ tg） Dissation FactorD.F-散 逸 因 素（ 1） 定 义 ： 它 是 电 容 器 电 能 损 耗 功 率 除 以 电 容 器 的 无 功 功 率 。tg= = = C rUrUc Ir 1CI （ 2） 损 失 角 正 切 的 测 试 方 法 ： 测 试 仪 器 ： L

7、CR或 容 量 测 试 仪 测 试 频 率 ： 100/120Hz 测 试 电 路 ： 串 联 等 效 3、 漏 电 流 （ LC）（ 1） 定 义 ： 用 来 表 征 电 容 器 的 绝 缘 质 量 ， 它 与 施 加电 压 大 小 、 环 境 、 温 度 的 高 低 和 测 试 时 间 的 长 短 都 有密 切 关 系 。LCKCV + M (uA)C： 标 称 电 容 量 （ uF）V： 额 定 工 作 电 压 （ V）K、 M： 常 数 测 试 电 路 （ 2） .漏 电 流 的 测 试 方 法 ：在 电 容 器 两 端 施 加 额 定 工 作 电压 ， X分 钟 后 ， 测 定 漏

8、电 流 。 一 般 K=0.01、 M=3uA 4、 额 定 工 作 电 压 ：它 指 在 下 限 类 别 温 度 和 额 定 温 度 之 间 的 任 一 温 度 下 ， 可 以 连 续 施加 在 电 容 器 的 最 大 直 流 电 压 或 脉 冲 电 压 的 峰 值 。 （ AC峰 值 = ACV2 ）低 压 ：4、 6.3、 10、 16、 25、 35、 50、 63、 80、 100、中 压 ：160、 200、 250高 压 ：350、 400、 450、 500 四 、 铝 电 解 电 容 器 的 标 识 ：其 外 层 胶 管 上 主 要 标 识 内 容 有 ： 商 标 使 用 温

9、 度 上 限 值 额 定 工 作 电 压 标 称 电 容 量 负 极 标 志 带 Sancon+15025V1000uF 五 、 铝 电 解 电 容 器 允 许 纹 波 电 流 电 解 电 容 器 在 电 子 线 路 中 常 作 为 滤 波 、 旁 路 、 耦 合 和 分频 等 方 面 的 使 用 ， 在 这 些 应 用 中 ， 施 加 在 电 解 电 容 器 上 的电 压 状 态 是 在 直 流 电 压 上 迭 加 不 同 频 率 的 交 流 成 分 电 压 ，即 称 之 为 脉 动 电 压 （ 又 称 纹 波 电 压 ） ， 在 这 种 情 况 下 流 经铝 电 解 电 容 器 的 交 流

10、 电 流 称 为 纹 波 电 流 。 D I = 2fS tC tgS H 散 热 系 数 S= DH t温 升 C电 容 量 六 、 铝 电 解 电 容 器 的 制 造 流 程 （ 见 附 页 ） 七 、 铝 电 解 电 容 器 的 试 验一 、 防 爆 试 验 ：1 交 流 电 压 法 ：a） 施 加 电 压 ： 交 流 电 压 的 有 效 值 不 超 过 额 定 工 作 电 压 的 0.7倍 或 250V两 者 中 取 最 小 值 。b） 施 加 电 压 频 率 ： 50Hz或 60Hzc） 串 联 电 阻 R为 在 试 验 频 率 时 电 容 器 阻 抗 的 0.5倍 。2 直 流 电

11、 压 法 ：A） 施 加 反 向 额 定 工 作 电 压B） 电 流 ： 直 径 22以 下 ： 1A（ 恒 流 ） 22或 以 上 ： 10A（ 恒 流 ） C） 试 验 电 路 ： 3 判 定 标 准 ： 由 于 试 验 电 容 器 内 部 压 力 上 升 ， 使 防 爆 阀 动 作 ， 当 内 部气 体 释 放 时 ， 不 许 出 现 火 焰 燃 烧 ， 不 允 许 出 现 素 子 以 及 外壳 部 分 飞 溅 的 危 险 状 态 。 施 加 试 验 电 压 30分 钟 ， 无 异 常 的 情 况 即 为 合 格 。 八 、 铝 电 解 电 容 器 寿 命 及 推 算铝 电 解 电 容

12、器 实 际 是 “ 有 限 寿 命 ” 的 元 件 ， 元 件 的 寿 命 时 间 性是 指 产 品 在 规 定 条 件 下 工 作 到 某 一 时 刻 时 其 性 能 超 过 规 定 的 允许 值 ， 此 时 间 称 为 寿 命 时 间 。一 般 来 说 铝 电 解 电 容 器 的 寿 命 取 决 于 使 用 温 度 和 电 路 中 加 在 电容 器 两 端 正 的 实 际 电 压 ， 遵 循 下 列 公 式L=L 1 ( )2 2V1V T1-T 10 10倍 原 则 ： 每 升10 降 低 2倍 寿 命 。L1额 定 寿 命 V1额 定 电 压 T1额 定 温 升L实 际 寿 命 V实

13、际 电 压 T 实 际 温 升 九 、 铝 电 解 电 容 器 失 效 分 析1、 主 要 失 效 模 式 ：A） 电 容 量 减 少B） 损 失 角 正 切 增 大C） 漏 电 流 增 加D） 开 路E） 短 路F） 防 爆 阀 动 作 二 、 失 效 分 析 系 统 图 （ 见 附 页 二 ） 铝 电 解 电 容 器 主 要 故 障 原 因 故 障 形 式 产 生 故 障 的 原 理 （ 内 部 故 障 ） 制 造 的 原 因 使 用 上 的 原 因 内 压 增 加 内 部 温 度 上 升 施 加 了 过 电 压 过 大 的 纹 波 电 流 正 箔 容 量 衰 减 负 箔 容 量 衰 减

14、施 加 了 反 向 电 压 施 加 了 交 流 电 压 充 放 电 太 频 繁 正 箔 氧 化 膜 劣 化 电 解 液 干 涸 过 温 使 用 正 箔 氧 化 膜 缺 陷 电 解 液 量 不 足 长 时 间 使 用 正 箔 氧 化 膜 、 电 解 纸 的 绝 缘 已 破 环 钉 接 处 有 毛 刺 金 属 微 粒 附 着 对 引 脚 加 压 过 大 引 脚 接 触 不 好 机 械 强 度 不 够 钉 接 不 牢 固 腐 蚀 CL -存 在 1.防 爆 阀 打 开 2.静 电 容 量 降 低 3.损 失 角 增 大 4.漏 电 流 增 大 5.短 路 6.开 路 3、 纹 波 电 流 ：最 大

15、纹 波 电 流 在 技 术 说 明 书 中 有 规 定 ， 流 过 电 容 器 的 纹 波 电 流若 超 过 允 许 值 ， 电 容 器 会 发 热 ， 内 部 气 体 增 加 ， 导 致 电 容 器 寿命 缩 短 ， 若 超 过 允 许 值 ， 需 选 用 耐 大 纹 波 电 流 的 电 容 器 。 4、 工 作 温 度 ：电 容 器 有 规 定 其 使 用 温 度 范 围 ， 电 容 器 的 特 性 随 工 作 温 度 而 变化 ， 一 般 来 说 ， 当 工 作 温 度 上 升 10 时 ， 其 寿 命 就 缩 短 一 半 。 5、 工 作 频 率 ：一 般 电 容 器 是 100Hz或

16、 120Hz条 件 下 测 试 的 ， 电 容 量 随 频 率 升 高而 下 降 ， DF随 频 率 升 高 而 升 高 ， 并 使 周 围 温 度 升 高 。 6、 储 存 ：电 容 器 应 该 储 存 于 正 常 温 度 （ 5 35 ） 、 湿 度 （ 75%以 下 ） 环 境中 ， 如 果 经 过 长 时 间 放 置 后 ， 通 常 其 漏 电 流 有 增 大 之 倾 向 ， 如 果 直 接 施 加 额 定 电 压 ， 漏 电 流 大 会 破 坏 电 路 ， 在 使 用 之 前 ， 需 先 施加 额 定 电 压 ， 使 其 电 气 特 性 回 复 正 常 ， 如 储 存 时 间 6个

17、月 以 上 时 ，请 串 上 1K 之 保 护 电 阻 后 ， 使 其 持 续 负 载 额 定 电 压 30分 钟 。 十 、 铝 电 解 电 容 器 使 用 注 意 事 项1、 极 性 ：一 般 电 容 器 是 有 极 性 之 分 （ 正 、 负 极 ） ， 在 电 容 器 本 体 上 会 标 示极 性 （ 负 极 标 志 带 ） 或 引 脚 上 标 志 （ 正 极 比 负 极 引 脚 长 ） 。1、 极 性 反 接 会 造 成 电 容 器 短 路 损 坏 或 漏 液 和 安 全 阀 打 开 等 。2、 当 极 性 不 固 定 （ 极 性 变 换 ） 或 无 法 确 定 时 ， 建 议 使

18、用 无 极 性 电容 器 ， 然 而 无 极 性 电 容 器 不 能 使 用 于 交 流 状 态 。2、 额 定 工 作 电 压 ：不 应 使 用 过 载 电 压 （ 超 过 电 容 器 额 定 工 作 电 压 ） ， 当 工 作 电 压 大 于 额 定 工作 电 压 时 ， 电 容 器 之 漏 电 流 会 增 大 ， 可 损 坏 电 容 器 或 缩 短 电 容 器 寿 命 。1、 直 流 电 压 和 交 流 电 压 （ 纹 波 电 压 ） 峰 值 之 和 不 应 超 过 额 定 工 作 电 压 。 2、 若 二 个 以 上 电 容 器 串 联 ， 应 确 保 施 加 之 电 压 低 于 额

19、定 值 ， 而 且 要 并 联一 个 平 衡 电 阻 ， 以 使 每 个 电 容 器 所 加 电 压 相 等 。 7、 充 放 电 ：电 容 器 在 经 受 快 速 的 充 放 电 时 ， 它 的 寿 命 因 容 量 下 降 ， 温 升 等 原 因而 缩 短 ， 有 时 还 会 造 成 产 品 之 损 坏 ， 在 快 速 充 放 电 路 中 一 定 要 使 用专 门 设 计 的 电 容 器 。 8、 外 加 应 力 ：避 免 对 电 容 器 引 出 线 或 端 子 施 加 超 过 限 度 的 外 力 ， 如 ： 拉 、 推 、 弯曲 等 ， 这 样 可 能 会 引 起 漏 液 、 漏 电 流

20、增 大 、 引 出 线 断 裂 或 端 子 分 裂， 转 而 会 引 起 内 部 连 接 的 破 坏 ， 甚 至 会 引 起 开 路 或 断 路 ， 使 用 中 应避 免 以 下 几 种 现 象 ： 1、 焊 接 后 ， 倾 斜 或 弯 曲 电 容 器 ； 2、 电 容 器 引出 端 间 距 与 PC板 上 孔 距 不 符 ； 3、 板 动 已 焊 接 于 PC板 上 之 电 容 器 ； 4、 以 焊 接 好 的 电 容 为 施 加 点 提 起 或 移 动 整 块 PC板 。 9、 预 热 及 焊 接 温 度 ：预 热 或 焊 接 温 度 过 高 及 焊 接 时 间 太 长 时 ， 会 影 响

21、 电 容 器 的 性 能 ， 且引 起 PVC胶 管 开 裂 或 收 缩 ， 当 使 用 薄 PC板 或 双 面 板 时 ， 在 确 定 使 用之 前 ， 必 须 反 复 确 认 电 容 器 无 任 何 损 坏 ， 且 PC板 上 电 容 器 正 下 方 不能 有 印 刷 铜 线 ， 否 则 ， 通 过 预 热 、 焊 接 ， 印 刷 铜 线 温 度 升 高 ， 胶 管将 会 收 缩 开 裂 ， 焊 料 可 能 通 过 PC板 所 打 的 孔 及 后 加 工 零 件 的 引 线 孔溅 落 到 胶 管 上 ， 造 成 损 伤 。 10、 绝 缘 ：电 容 器 的 铝 外 壳 与 负 极 不 绝

22、缘 ， 它 们 之 间 电 解 液 的 电 阻 不 确 定 ，如 果 电 容 器 必 须 与 线 路 绝 缘 ， 则 电 容 器 的 安 装 位 置 处 ， 一 定 要 采取 绝 缘 措 施 （ 如 预 留 一 定 的 绝 缘 区 域 ） 。 11、 安 全 防 爆 阀 ：有 防 爆 阀 设 计 之 电 容 器 ， 在 安 装 时 ， 安 全 阀 上 方 应 留 有 一 定 的 工 作 空 间 ， 一 般 情 况 下 ， 保 持 最 少 3mm空 间 距 离 ， 如 此 条 件 不 能 满 足 的话 ， 防 爆 阀 将 无 法 正 常 运 作 。 十 二 、 焊 锡 后 PC板 之 清 洗 ：清 洗 线 路 板 以 去 除 焊 锡 剂 或 其 它 附 着 物 ， 如 果 使 用 卤 化 物 或 类似 溶 剂 （ 如 三 氯 乙 烯 、 三 氯 乙 烷 、 或 酮 类 等 ） ， 电 容 器 之 胶 管和 胶 管 上 之 印 字 标 志 以 及 封 口 材 料 可 能 被 破 坏 ， 溶 剂 可 能 渗 进电 容 器 内 部 引 起 腐 蚀 ， 建 议 使 用 的 清 洗 溶 剂 为 ： 甲 醇 、 异 丙 醇、 乙 醇 、 异 丁 醇 、 石 油 醚 、 丙 醇 和 一 般 的 洗 涤 剂 。