原创 铝电解电容器使用简介

2007-6-7 20:36 2873 3 3 分类: 电源/新能源
在所有的无源电子元件中,铝电解电容的故障率最高,也只有电解电容的规格书上明确标明了寿命,在额定温度条件下,工作2000或者5000小时。所以对待铝电解,当然要比对待其它元件要稍微用心一些。
    网上有《一篇台湾工程师关于电解电容的好文》,针对音响电源,从各个角度介绍了铝电解电容器的特性参数,比较详细。但汽车工业在不同方面有更高的要求。

    汽车电子产品的要求之一是温度,而铝电解电容最大的特点就是温度特性差,几乎所有的特性都会随着温度的变化产生很大的变化,


1,容量
    容量是使用时最关心的问题,一般铝电解电容的容量从1u到数千uF都有,当然容量越大,耐压越大,体积也越大,使用时要兼顾三者,选择合适的电容。
    铝电解的温度特性非常差,在低温时的容量会减小很多,高温时会稍微变大。所以要求比较精确的电路,比如定时,振荡,都尽量不用铝电解电容。


2,ESR/tanδ
    ESR,直流等效电阻。理论上是没有的,实际上电解液,电解纸都有电阻。这个跟体积,耐压和容量有关,有些时候ESR相应的参数用tanδ(损失角正切)表示。同一额定电压,相同体积的电容有相同的tanδ。二者换算公式:
    ESR=tanδ/2πf*C   (f=120Hz,C:容量)


    常温时,一般铝电解电容的ESR在数百毫欧,低温时这个数值会成倍增加,到几欧姆。这么高的ESR如果是在LDO的输出端,有可能使LDO振荡,如果是在开关电源的输出,输出纹波会变大,甚至回路也会振荡。
    在开关电源中,我们当然希望ESR越小越好,钽电容的ESR在100毫欧左右,导电高分子电容甚至能到10毫欧,而且温度特性稳定。但二者耐压一般不太高,容量也不会很大,而且种类也少。


3,寿命
    首先要明确一点,铝电解电容一定会坏,只是时间问题。影响电容寿命的原因有很多,过电压,逆电压,高温,急速充放电等等,正常使用的情况下,最大的影响就是温度。
    铝电解液电容器的规格书上会写明最高使用温度时的寿命,使用温度每降低10℃,寿命会加倍。公式计算:
    L2=L1×2^[(t1-t2)/10]
    其中:L1是最高工作温度时的寿命;T1最高工作温度;T2实际使用温度;L2是实际工作温度时的寿命。
    这个公式如何推导可以不考虑,需要了解的是要提高铝电解电容的寿命,第一要降低工作温度,在PCB上远离热源,第二考虑使用最高工作温度高的电容,当然价格也会高一些。


    另外,过电压,逆电压,急速充放电都会降低电容寿命,使用时应避免这些情况,选择额定电压高于实际电压的电容,等等。


   
    元件的使用,从任何一个角度深入,都能写成长篇大论,但是没有必要。都是些基础的东西,用得多了也就明白了。

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