产品别名 |
EPCOS螺栓式铝电解电容,TDK超命铝电解电容,TDK螺栓式耐高温电容,TDK滤波电容命 |
面向地区 |
全国 |
在非固态电解液的电容里，电介质为阳极铝箔氧化层。电解液作为阴极铝箔和阳极铝箔氧化层之间的电接触。吸收电解液的纸介层成为阴极铝箔与阳极铝箔之间的隔离层，铝箔通过电极引接片连接到电容的终端。
通过降低ESR值，可减少电容内由纹波电流引起的内部温升。这可通过采用多个电极引接片、激光焊接电极等措施实现。
ESR值和纹波电流决定了电容的温升。促使电容能有满意的ESR值的主要措施之一是：通常用一个或多个金属电极引接片连接外部电极和芯包，降低芯包和引脚之间的阻抗。芯包上的电极引接片越多，电容的ESR值越低。借助于激光焊接技术，可在芯包上加上更多的电极引接片，因此使电容能达到较低的ESR值。这也意味着电容能经受更高的纹波电流和具有较低内部温升，也就是说更长的工作寿命。这样做也有利于提高电容抗击震动的能力，否则有可能导致内部短路、高的漏电流、容值损失、ESR值的上升和电路开路。
通过对电容芯包和铝壳底部之间良好的机械接触及通过芯包中间的热沉，可将电容内部热量有效地从铝壳底部释放到与之联接的底板。
内部热传导设计对于电容的稳定性和工作寿命极其重要。在Evox Rifa公司的设计中，负极铝箔被延长到可直接接触电容铝壳厚的底部。这底部就成为芯包的散热片，以使热点的热量能释放。如选用带螺栓安装方式，安全地将电容安装到底板上（通常为铝板），可得到更为全面的具有较低热阻（Rth.）的热传导解决方案。
通过采用整体绕注有电极的酚醛塑料盖和双重的特制的封垫与铝壳紧密咬合，可大大减少电解液的损失。
电解液通过密封垫的蒸发决定了命的电解电容工作时间。当电容的电解液蒸发到一定程度，电容将终失效（这个结果会因内部温升而加速）。Evox Rifa公司设计的双层密封系统可减缓电解液蒸发速度，使电容达到其长的工作寿命以上这些特性了电容在要求的领域中具有很长的工作寿命。
影响寿命的应用因素
根据寿命公式，可以得出影响寿命的应用因素为：纹波电流(IRMS)、环境温度（Ta）、从热点传递到周围环境的总的热阻（Rth）
1 纹波电流
纹波电流的大小，直接影响电解电容内部的热点温度。查询电解电容的使用手册，就可以得到纹波电流的允许范围。如果超出范围，可以采用并联方式解决。
2 环境温度（Ta）和热阻（Rth）
根据热点温度的公式，电解电容的应用环境温度也是重要因素。在应用时，可以考虑环境散热方式、散热强度、电解电容与热源的距离、电解电容的安装方式等。
电容器内部的热量，总是从温度高的“热点”向周围温度相对较低的部分传导。热量传递的途径有几种：其一是通过铝箔和电解液传导。如果电容被安装在散热片上，一部分热量还将通过散热片传递到环境中。不同的安装方式和间距和散热方式都将影响电容到环境的热阻。从“热点”传递到周围环境中的总热阻用Rth 来表示。采用夹片安装，将电容安装在热阻为2℃/W的散热片上，所得到的电容热阻值Rth = 3.6℃/W；采用螺栓安装方式，将电容安装在热阻为2℃/W散热片上、强迫风冷速率为2m/s时，所得到的电容热阻值Rth = 2.1℃/W。（以PEH200OO427AM型电容为例，环境周围温度为85℃）
另外将延长的阴极铝箔与电容器铝壳直接接触，也是很好的降低热阻的方法。同时应注意铝壳会因此带负电，不能作负极连接。
电容正确安装才能达到它的设计工作寿命。例如：RIFA PEH169系列和PEH200系列应该竖直向上安装或者水平安装。同时确保安全阀朝上，这样热的电解液及蒸气才能在电容失效的情况下，从安全阀顺利排出。
当电容排列很紧凑时相邻电容间至少应留出5mm的间隔以适量的空气流动。使用螺栓安装时，螺母扭矩的控制非常重要。如果拧得太松，则电容与散热片间就不能紧密接触；如果拧得太紧，又可能使螺纹损坏。同时应注意电容器不应倒置安装，否则可能造成螺栓的折断。
电容安装时应尽量远离发热元件，否则过高的温度会缩短电容器的使用寿命，从而使得电容器成为整个电路中寿命短的部件。在环境温度较高的情况下，尽量采用强迫风冷，将电容安装在进风口处。
3 频率的影响
若电流由基频和多次谐波构成，则须计算每次谐波产生的功率损耗值，并将计算结果相加以求得总损耗值。
在高频应用中，电容两端引线应尽量短以减小等效电感。
电容的谐振频率(fR)，因电容器种类不同而不同。对于焊片式和螺栓连接式铝电解电容，谐振频率在1.5kHz至150kHz之间。如果电容器在谐振频率时使用，对外特性呈感性。
为什么铝电解质电容不能承受反向电压?
由于电解电容器存在极性，在使用时注意正负极的正确接法，否则不仅电容器发挥不了作用，而且漏电流很大，短时间内电容器内部就会发热，破坏氧化膜，随即损坏。 如图为铝电解电容的基本结构，它由阳极( anode )、在绝缘介质上附着的氧化铝构成的铝层，接收极的阴极铝层，和真正的由电解液构成的阴极。电解液浸透在两个铝层间的纸上。 氧化铝层是通过电镀在铝层上，相对于加在其上的电压来说是非常薄的，很容易被击穿，导致电容失效。
常见的与电解质电容器相关的名词有哪些呢?
1. 阳极( anode )：阳极铝层，即电解电容的正极。
2. 阴极( cathode )：电解液层。
3. 电介质( Dielectric di )：附着在铝层表面的氧化铝层。
4. 阴极箔( Cathode Foil )：连接电解液和外部的层，这层在制作中并不需要氧化，但是在实际中由于在蚀刻过程中铝容易被氧化，所以其形成了一个自然被氧化的氧化层，这个氧化层可以承受 1~2v 的电压。
5. 绝缘纸 (spacer paper): 隔离阴极和阳极，让他们不直接短接，并吸附一定量的电解液。
寿命计算
环境条件有温度、湿度、气压、震动等，其中温度对于寿命的影响是大的。电条件有电压、纹波电流、充放电条件等。
1、周围温度和寿命
周围温度对寿命的影响体现在电容量的减少、损耗角正切值的增大，这些现象起因是电解液从封口部分向外部渐渐扩散。电性能的时间变化和周围温度之间的关系可得出下列公式。
Lx=Lo*BTo-Tx/10
Lo：在高使用温度下，额定施加电压和额定纹波电流
重叠时的寿命（hours）
Lx：实际使用时的预计寿命（hours）
To：产品的高使用温度（℃）
Tx：实际使用时的周围温度 （℃）
B：温度加速系数
根据上述公式，电解电容应用时，须考虑环境散热方式、散热强度、电容与热源的距离、电容的安装方式。
铝电解电容是目前除了陶瓷电容之外用得广泛的电容品种了，因此，作为硬件工程师，熟练的掌握其特性。
笔者结合自身经验，通过查阅各种资料，针对硬件设计需要掌握的及难点，总结了此文档。通过写文档，目的是能够使自己的知识更具有系统性，温故而知新，同时也希望对读者有所帮助，大家一起学习和进步。
过大电压
施加额定电压的电压会引起阳极箔的化学反应（形成电介质）导致漏电流迅速增加,从而产生热量和气体,内部压力因此也会升高。
这种化学反应会随着电压,电流,环境温度的升高而加快。随着内部压力增加,电容器会开阀或损坏失效。也可能会导致电容器容量降低,损失角和漏电流增加,从而会导致电容器短路。
