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电源里有“水”的元件——铝电解电容

高工
2021-02-24 14:04:14     打赏

电解电容是唯一一种带有液体的元器件,在所有的电容器中,相同尺寸下,铝电解电容的CV值最大,即能的存储电荷最多,价格最便宜。


电容器的基本模型如图1所示,静电容量的公式如下:

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ε:介电常数

S:电极板的面积(m2

D:两电极板之间的距离

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实现电解电容性能是靠铝壳中间的素子,素子的结构如图3、图4。

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作为铝电解电容的电介质氧化膜(Al2O3)的介电常数通常为8~10,这个值并不比其他类型的电容大,但是,通过对铝箔进行蚀刻扩大表面积,并使用电化学的处理得到更薄更耐压的氧化电介质层,使铝电解电容可以取得比其他电容器更大的单位面积CV值。

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微信图片_20210224071008.jpg

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铝电解电容的静电容量是在20℃,120Hz,0.5V的交流条件下测试的值,一般来说,温度升高,容量值也会升高;温度低,容量也会降低。频率越高,容量越小;频率越低,容量越大。

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交流电流流过铝电解电容时,会产生损耗,因为铝电解电容的电解液、电解纸和其他接触电阻的存在,铝电解电容等效于串联了电阻R,见图7、图8和图9。

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铝电解电容在承受直流电压时,会有一个小直流电流过电容,理想电容器是不能通直流的,称之为漏电流LC。LC会随时间变化,如图10、图11,最后达到一个稳定值。但温度升高时,LC增加;施加电压降低,LC也会减少。

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图10 漏电流时间特性

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铝电解电容的等效模型有C、R、L组成,电容器两端的频率-阻抗特性也由C、R、L的频率-阻抗特性叠加组成。如图12。1/ωC是容抗,直线向下45°角。ωL是感抗,直线向右上45°角。R代表等效串联电阻。在低频区间,有频率依存的电介质损失影响大,因而R线向下。在高频区间,电解液和电解纸的阻值占主导地位,不在受频率影响,因而R值趋于稳定。

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阻抗也受温度影响:温度升高,阻抗减少;温度降低,阻抗增大。

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电源产品,除常规关注的电压、C、R、L特性外,根据电源拓扑结构的不同,对流过电容的电流、工作的温升也需计算、实测,确保留够足够的余量,保证产品的寿命。

转帖自网络



院士
2021-02-25 21:50:19     打赏
2楼

复习了一下,谢谢分享。


专家
2021-02-27 08:58:56     打赏
3楼

谢谢分享


专家
2021-02-27 09:50:28     打赏
4楼

谢谢分享


工程师
2021-03-01 23:43:04     打赏
5楼

感谢您的分享


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