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    2010-4-22 16:25
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    第二节 电容器 电子制作中需要用到各种各样的电容器,它们在电路中分别起着不同的作用。与电阻器相似,通常简称其为电容,用字母C表示。顾名思义,电容器就是“储存电荷的容器”。尽管电容器品种繁多,但它们的基本结构和原理是相同的。两片相距很近的金属中间被某物质(固体、气体或液体)所隔开,就构成了电容器。两片金属称为的极板,中间的物质叫做介质。电容器也分为容量固定的与容量可变的。但常见的是固定容量的电容,最多见的是电解电容和瓷片电容。 ? ? ? ? 不同的电容器储存电荷的能力也不相同。规定把电容器外加1伏特直流电压时所储存的电荷量称为该电容器的电容量。电容的基本单位为法拉(F)。但实际上,法拉是一个很不常用的单位,因为电容器的容量往往比1法拉小得多,常用微法(μF)、纳法(nF)、皮法(pF)(皮法又称微微法)等,它们的关系是:1法拉(F)= 1000000微法(μF) 1微法(μF)= 1000纳法(nF)= 1000000皮法(pF) 在电子线路中,电容用来通过交流而阻隔直流,也用来存储和释放电荷以充当滤波器,平滑输出脉动信号。小容量的电容,通常在高频电路中使用,如收音机、发射机和振荡器中。大容量的电容往往是作滤波和存储电荷用。而且还有一个特点,一般1μF以上的电容均为电解电容,而1μF以下的电容多为瓷片电容,当然也有其他的,比如独石电容、涤纶电容、小容量的云母电容等。电解电容有个铝壳,里面充满了电解质,并引出两个电极,作为正(+)、负(-)极,与其它电容器不同,它们在电路中的极性不能接错,而其他电容则没有极性。 把电容器的两个电极分别接在电源的正、负极上,过一会儿即使把电源断开,两个引脚间仍然会有残留电压(学了以后的教程,可以用万用表观察),我们说电容器储存了电荷。电容器极板间建立起电压,积蓄起电能,这个过程称为电容器的充电。充好电的电容器两端有一定的电压。电容器储存的电荷向电路释放的过程,称为电容器的放电。 举一个现实生活中的例子,我们看到市售的整流电源在拔下插头后,上面的发光二极管还会继续亮一会儿,然后逐渐熄灭,就是因为里面的电容事先存储了电能,然后释放。当然这个电容原本是用作滤波的。至于电容滤波,不知你有没有用整流电源听随身听的经历,一般低质的电源由于厂家出于节约成本考虑使用了较小容量的滤波电容,造成耳机中有嗡嗡声。这时可以在电源两端并接上一个较大容量的电解电容(1000μF,注意正极接正极),一般可以改善效果。发烧友制作HiFi音响,都要用至少1万微法以上的电容器来滤波,滤波电容越大,输出的电压波形越接近直流,而且大电容的储能作用,使得突发的大信号到来时,电路有足够的能量转换为强劲有力的音频输出。这时,大电容的作用有点像水库,使得原来汹涌的水流平滑地输出,并可以保证下游大量用水时的供应。 电子电路中,只有在电容器充电过程中,才有电流流过,充电过程结束后,电容器是不能通过直流电的,在电路中起着“隔直流”的作用。电路中,电容器常被用作耦合、旁路、滤波等,都是利用它“通交流,隔直流”的特性。那么交流电为什么能够通过电容器呢?我们先来看看交流电的特点。交流电不仅方向往复交变,它的大小也在按规律变化。电容器接在交流电源上,电容器连续地充电、放电,电路中就会流过与交流电变化规律一致的充电电流和放电电流。 电容器的选用涉及到很多问题。首先是耐压的问题。加在一个电容器的两端的电压超过了它的额定电压,电容器就会被击穿损坏。一般电解电容的耐压分档为6.3V,10V,16V,25V,50V等。 这是电解电容: 这是瓷片电容: 这是独石电容: 这是可变电容: 第三节 电感器 电感器在电子制作中虽然使用得不是很多,但它们在电路中同样重要。我们认为电感器和电容器一样,也是一种储能元件,它能把电能转变为磁场能,并在磁场中储存能量。电感器用符号L表示,它的基本单位是亨利(H),常用毫亨(mH)为单位。它经常和电容器一起工作,构成LC滤波器、LC振荡器等。另外,人们还利用电感的特性,制造了阻流圈、变压器、继电器等。 电感器的特性恰恰与电容的特性相反,它具有阻止交流电通过而让直流电通过的特性。 小小的收音机上就有不少电感线圈,几乎都是用漆包线绕成的空心线圈或在骨架磁芯、铁芯上绕制而成的。有天线线圈(它是用漆包线在磁棒上绕制而成的)、中频变压器(俗称中周)、输入输出变压器等等。 实物图和电路符号见图 变压器 是由铁芯和绕在绝缘骨架上的铜线圈线构成的。绝缘铜线绕在塑料骨架上,每个骨架需绕制输入和输出两组线圈。线圈中间用绝缘纸隔离。绕好后将许多铁芯薄片插在塑料骨架的中间。这样就能够使线圈的电感量显著增大。变压器利用电磁感应原理从它的一个绕组向另儿个绕组传输电能量。变压器在电路中具有重要的功能:耦合交流信号而阻隔直流信号,并可以改变输入输出的电压比;利用变压器使电路两端的阻抗得到良好匹配,以获得最大限度的传送信号功率。 电力变压器就是把高压电变成民用市电,而我们的许多电器都是使用低压直流电源工作的,需要用电源变压器把220V交流市电变换成低压交流电,再通过二极管整流,电容器滤波,形成直流电供电器工作。电视机显象管需要上万伏的电压来工作,是由“行输出变压器”供给的。 当然,电源变压器也有其不少缺点,例如功率与体积成正比,笨重、效率低等,现在正在被新型的“电子变压器”所取代。电子变压器一般是“开关电源”,电脑工作需要的几组电压就是开关电源供给的,彩电、显示器中更是无一例外地使用了开关电源。 继电器 就是电子机械开关,它是用漆包铜线在一个圆铁芯上绕几百圈至几千圈,当线圈中流过电流时,圆铁芯产生了磁场,把圆铁芯上边的带有接触片的铁板吸住,使之断开第一个触点而接通第二个开关触点。当线圈断电时,铁芯失去磁性,由于接触铜片的弹性作用,使铁板离开铁芯,恢复与第一个触点的接通。因此,可以用很小的电流去控制其他电路的开关。整个继电器由塑料或有机玻璃防尘罩保护着,有的还是全密封的,以防触电氧化。
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    电解电容的作用和使用注意事项电解电容在电路中的作用1,滤波作用,在电源电路中,整流电路将交流变成脉动的直流,而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容,利用其充放电特性,使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。在实际中,为了防止电路各部分供电电压因负载变化而产生变化,所以在电源的输出端及负载的电源输入端一般接有数十至数百微法的电解电容.由于大容量的电解电容一般具有一定的电感,对高频及脉冲干扰信号不能有效地滤除,故在其两端并联了一只容量为0.001--0.lpF的电容,以滤除高频及脉冲干扰.2,耦合作用:在低频信号的传递与放大过程中,为防止前后两级电路的静态工作点相互影响,常采用电容藕合.为了防止信号中韵低频分量损失过大,一般总采用容量较大的电解电容。二、电解电容的判断方法电解电容常见的故障有,容量减少,容量消失、击穿短路及漏电,其中容量变化是因电解电容在使用或放置过程中其内部的电解液逐渐干涸引起,而击穿与漏电一般为所加的电压过高或本身质量不佳引起。判断电源电容的好坏一般采用万用表的电阻档进行测量.具体方法为:将电容两管脚短路进行放电,用万用表的黑表笔接电解电容的正极。红表笔接负极(对指针式万用表,用数字式万用表测量时表笔互调),正常时表针应先向电阻小的方向摆动,然后逐渐返回直至无穷大处。表针的摆动幅度越大或返回的速度越慢,说明电容的容量越大,反之则说明电容的容量越小.如表针指在中间某处不再变化,说明此电容漏电,如电阻指示值很小或为零,则表明此电容已击穿短路.因万用表使用的电池电压一般很低,所以在测量低耐压的电容时比较准确,而当电容的耐压较高时,打时尽管测量正常,但加上高压时则有可能发生漏电或击穿现象.三、电解电容的使用注意事项1、电解电容由于有正负极性,因此在电路中使用时不能颠倒联接。在电源电路中,输出正电压时电解电容……
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    时间: 2020-1-15 12:52
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    上传者: 微风DS
    开关稳压电源用铝电解电容器的失效机理开关稳压电源用铝电解电容器的失效机理王锡清(信息产业部电子第五研究所,广东广州510610)摘要:本文概述了开关稳压电源用铝电解电容器的工作状态和失效模式,着重讨论了开关稳压失效机理铝电解电容器电源用铝电解电容器的开路失效和击穿失效机理。关键词:失效模式中图分类号:TM535.2FailureMechanismof文献标识码:AAluminiumSupplyWangXi-Qing510610,China)(CEPREIGuangzhouelectrolyticcapacitorforswitchingvoltagestabilizingpowersupply.Thedisconnectionandbreakdownfailuremechanismofaluminiumelectrolyticcapacitothavebeendiscussedonemphasis.Keywords:failuremode,failuremechanism,aluminiumelectrolyticcapacitor一.开关稳压电源的特点及其铝电解电容器的工作状态铝电解电容器是开关稳压电源的关键电子元件,随着开关稳压电源的发展和广泛使用,用于开关稳压电源的铝电解电容器的质量、可靠性、失效模式及失效机理越来越引起电子工程界的关注。开关电源是一种采用开关方式控制的直流稳压电源,它以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于各种通信设备、家用电器、计算机及其终端设备。作为输入滤波和平滑作用的铝电解电容器,它的质量和可靠性直接影响到开关电源的可靠性。一旦铝电解电容器失效,就会导致开关稳压电源的故障。与以往用于传统的滤波电路不同,开关稳压电源用铝电解电容器的使用条件……
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    时间: 2020-1-15 13:34
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    上传者: rdg1993
    电解电容知识电解电容知识在我们摩机的过程中,由于我们不能对设计部分做太多的更改,那么在摩电源的时候手段比较有限,在有限的手段中,更换滤波电容是一个非常重要的手段。为了更好地了解电解电容,现在先转引一些有关电解电容地知识:1,标称参数就是电容器外壳上所列出的数值。*静电容量,用UF表示。就不多说了。*工作电压(workingvoltage)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。*温度常见的大多为85度、105度。高温条件下(例如纯甲类功放)要优选105度标称的。一般情况下优选高温度系数的对于改善其他参数性能也有积极的帮助。2,散逸因数dissipationfactor(DF)有时DF值也用损失角tan表示。DF值是高还是低,与温度、容量、电压、频率……都有关系;当容量相同时,耐压愈高的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。3,等效串联电阻ESRESR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。等效串联电阻ESR很多品牌可以从规格说明书上查到。4,漏电流一看就明白,就是漏电!铝电解电容都存在漏电的情况,这是物理结构所决定的。不用……
  • 所需E币: 5
    时间: 2020-1-15 16:35
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    上传者: 238112554_qq
    电解电容寿命设计步骤及计算方法电解电容寿命设计步骤及计算方法本文主要是通过纹波电流的计算,然后通过电容的热等效模型来计算电容中心点的温度,在得到中心点温度后,也就是得到电容的工作点最高的问题后,通过电容的寿命估算公式来估算电容的设计寿命。   首先,电容等效成电容、电阻(ESR)和电感(ESL)的串联。关于此请参考其他资料,接下来演示电容寿命计算步骤: 1、纹波电流计算,纹波电流计算是得到电容功率损耗的一个重要参数,在设计电容时候,我们必须首先确定下来电流的纹波大小,这和设计规格和具体拓扑结构相关。铝电解电容常被用在整流模块后以平稳电压,我们在选择好具体拓扑结构后,根据规格要求得到最小的电容值:[pic]控制某一纹波电压所需的电容容值为:[pic]P:负载功率(单位W)   注意:这是应用所需要的最小电容容值。此外,电容容值有误差,在工作寿命期内,容值会逐步降低,随着温度降低,容值也会降低。必须知道主线及负载侧的纹波电流数据。可以首先计算出电容的充电时间。[pic]fmain是电网电流的频率。电容的放电时间则为:[pic]充电电流的峰值为[pic]dU是纹波电压(Umax–Umin)则充电电流有效值:[pic]接下来计算放电电流峰值和有效值。[pic]最后计算得出:整流模块后纹波电流:[pic]   这个有效值只是纹波电流的计算式,在复杂的市电输入的情况下,我们必须考虑各阶谐波的纹波有效值,也就是说要通过各阶谐波的有效值叠加,才是最后得到的电容纹波寿命计算的纹波,也就是需要将电流傅立叶分解。2、计算功率损耗   在得到纹波电流后,我们可以计算各阶电流的纹波损耗,然后将各阶纹波求和:[pic]3、计算电容中心点温度   得到功率损耗后,我们由电容的热等效模型(参考其他资料)计算中心点温度:……
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    时间: 2020-1-15 16:34
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    上传者: 16245458_qq.com
    电解电容的使用寿命及可靠性电解电容的使用寿命及可靠性像其它电子器件应用一样,电解电容同样遵循一种被称为“BathtubCurve”的失效率曲线。[pic]   其表征的是一种普遍的器件(设备)失效率趋势。但在实际应用中,电解电容的设计可靠性一般以其实际应用中的期望寿命(ExpectedLife)作为参考。这种期望寿命表达的是一种磨损失效(wear-ourfailure)。如下图所示,在利用威布尔概率纸(WeibullProbabilityPaper)对电解电容的失效率进行分析时可看到在某一使用期后其累进失效率曲线(AccumulatedFallureRate)斜率要远大于1,这说明了电解电容的失效模式其实为磨损失效所致。[pic]   影响电解电容寿命的因素可分为两大部分:1)电容本身之特性。其中包括制造材料(极片、电解液、封口等)选择及配方,制造工艺及技术(封口方式、散热技术等)。2)电容设计应用环境(环境温度、散热方式、电压电流参数等)。   电容器件一旦选定,寿命计算其实可归结为自身损耗及热阻参数的求取过程。1、寿命评估方式   电解电容生命终结一般定义为电容量C、漏电流(IL)、损耗角(tanδ)这三个关键参数之一的衰退超出一定范围的时刻。在众多的寿命影响因素中,温升是最关键的一个。而温升又是使用损耗的表现,故额定寿命测试往往被定为“在最大工作温度条件下(常见的有85degC及105degC),对电容施以一定的DC及AC纹波后,电容关键参数电容量C、漏电流(IL)、损耗角(tan)的衰竭曲线”。如下图所示:[pic]2、环境温度与寿命的关系   一般地(并非绝对),当电容在最大允许工作环境温度以下工作时(一般最低到+40degC的温度范围),电解电容……
  • 所需E币: 5
    时间: 2020-1-15 16:34
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    上传者: quw431979_163.com
    电解电容的电路设计指南及工作电压电解电容的电路设计指南及工作电压在选择电解电容和电解电容在具体电路中应用中,需要考虑许多因素,以达到最佳的应用策略,防止电容过早失效。以下是应用设计中对电解电容应该考虑的因素:(1)类型选择:须根据实际使用环境及要求进行正确的类型选择。在某一规格下会有数种类型可供选择,例如标准型、长寿命型、紧凑型、低ESR型、高低温型、低漏电流型、长寿命型等等。优良的供应商会在类型区分的基础上制定一些帮助用户根据使用环境作出合理正确的类型选择。(2)规格使用率:工作温度及纹波须保证在规格书设定之范围内。(3)参数不固定性考虑:须充分考虑电解电容的某些关键参数会因应用频率及温度不同而不同的特性;(4)寿命考虑:电路设计时电容的选择须考虑寿命的计算-相对于产品的设计寿命,电容的设计寿命当略有冗余。(5)极性区分:电解电容为有极性之电容种类。在设计时当考虑电路不能有反向电压施加其上。对于可能出现反向电压的应用环境可考虑使用双极性电解电容。注意:即使双极性电解电容亦不适用于AC电压的应用环境。(6)充放电冲击:对于有重复的快速电流充放电路应用(例如相机闪光灯等电路),须考虑选择合适此方面应用的特殊电容,或致询供应商。(7)电压安全:确保无过额电压(高于电容器的额定电压UR)施加于电容上。需特别注意的是叠加于DC电压上的纹波电流致使的峰值电压也不能超出额定电压。两个以上串联使用的情况下须考虑电压分配后各个电容上的可能电压峰值。(8)电气绝缘:电解电容当按如下方式进行电气绝缘:电解电容之铝壳与阴极箔片之间由铝壳内自然形成的氧化层和电解液间隔(它们的阻值不固定)铝壳与负端(除某些特殊型号);铝壳与正端;铝壳与负端电路板线路。外部绝缘套管往往并不保证合格的电气绝缘性能。故在有绝缘要求的情况下当……
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    时间: 2020-1-15 16:35
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    上传者: rdg1993
    影响电解电容寿命的因素影响电解电容寿命的因素电解电容是电力电子设计中的一个关键性的元件。   在电力电子中不同的应用领域对电解电容的要求也不同。但大多数应用中,大都要求电容具有高纹波电流值,同时要求电容适应较高的环境温度。电解电容在应用于平滑、储存能量或者交流电压的滤波时,会载有交流纹波电流,此纹波电流将导致能量损耗并使电容变热。由于电解电容的寿命取决于其内部温度,我们应该特别注意这些因素。   电解电容是电力电子电路中最贵的元器件之一,鉴于这个原因,元器件的寿命应受到特别的关注。尤其是在由一系列电容组成的电容组的应用中。大多数情况下,电解电容是有寿命的器件,因此了解、影响电容寿命的因素非常重要,以便使电容的预期寿命能满足整个电路性能可靠性的要求。   一些因素会引起电解电容失效,如极低的温度,电容温升(焊接温度,环境温度,交流纹波),过高的电压,瞬时电压,甚高频或反偏压;其中温升是对电解电容工作寿命(Lop)影响最大的因素。除了非正常的失效,电解电容的寿命与温度有指数级的关系。因使用非固态电解液,电解电容的寿命还取决于电解液的蒸发速度,由此导致的电气性能降低。这些参数包括电容的容值,漏电流和等效串联电阻(ESR)。   电容内部的温升,取决于等效串联电阻(ESR),流过的纹波电流均方根值(RMS),以及热特性。电容内部温度最高的点,叫热点温度(Th)。热点温度值是影响电容工作寿命的主要因素。而下列因素又决定了热点温度值实际应用中的外界温度(环境温度Ta),从热点传递到周围环境的总的热阻(Rth)和由交流电流引起的能量损耗(PLOSS)。电容的内部温升与能量损耗成线形关系。   电容充放电时,电流在流过电阻时会引起能量损耗,电压的变化在通过电介质时也会引起能量损耗,再加上漏电流造成的能量损耗,所有的这些损耗……