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电解电容和钽电容米乐M6 米乐

作者:小编    发布时间:2023-06-22 06:56:57    浏览量:

  (Aluminum electrolytic capacitors)是有极性的电解电容,其阳极电极(+)是由有蚀刻表面的铝箔制成,铝箔透过阳极处理,外围包覆着一层很薄的氧化铝绝缘层,是电容器的介电质。在氧化铝外面包覆着非固态的电解质,是电容器的阴极(-)。另外有一层铝箔,称为“阴极铝箔”。阴极铝箔会和电解质接触,连接到电容器的负极端子。

  非固态电解质的铝电解电容器是最便宜的电容器,其大小、电容量以及其电压等级的范围也最广。其电容量最小为0.1 µF,最大到2,700,000 µF(2.7 F),电压等级从4 V到630 V。液态电解质在介电的氧化层自我恢复时可以提供所需的氧气。不过电解质会蒸发,而干燥的过程会随温度而变化,因此会造成其电气参数的飘移,限制电容器的使用寿命。

  铝电解电容器的电容值相对较高,即使在像市电频率之类的低频(50Hz或60Hz)下,铝电解电容器也有够低的阻抗。铝电解电容器一般会用在许多电气设备的电源供应器、开关模式电源及直流-直流转换器中,放在交流电整流电路后的平滑及缓冲电路中,铝电解电容器也用在许多工业的电源及频率转换器中,例如变频器的直流电容器、太阳能光伏中的逆变器、以及风能发电机的频率变换器。有些特殊的电容器会用在能量储存的应用中,例如闪光灯、 频闪闪光灯,或是音响中用的频率耦合装置。

  铝电解电容器因为其阳极氧化的原理,是有极性的电容器,只能配合正确极性的直流电使用。若接到相反极性的直流电,或是接到交流电,会让电容器短路损毁。唯一的例子是双极的铝电解电容器,是二个阳极以背靠背方式组合的电容器,可以用在交流电的应用中。

  由于电介质非理想完全绝缘,电解电容在施加了电压后会产生很小的直流电流,该直流电流即为漏电流。 漏电流值与施加的电压,充电时间和电容器的温度有关。温度升高、电压升高都会使漏电流增大。 漏电流的值可以通过合适的材料和生产工艺来加以降低,但它不可能为 0。 漏电流规格值是在室温条件下和规定的时间内(如 2min)对电容器施加了额定电压之后测得的。

  在特定的频率下,(像电阻一样)阻碍交流电通过的性能就是所谓的阻抗(Z)。它与容量和电感所对应的容抗和感抗有关, 也与等效串联电阻 ESR 有关。

  额定纹波电流即是在电容器内允许流过的最大交流电流。由于电容器内的功率损耗(ESR 存在),纹波电流会使电容器 内部产生一个温升。为了使电容器在寿命周期内正常工作,每个电容器都规定了一个额定工作温度下的额定纹波电流, 从而限制其内部温升。

  额定电压是在整个温度范围内可以连续施加在电容器正负极上的包括纹波电压在内的最高峰值电压。当电容器上施加纹 波电流时,纹波电压峰值与偏置直流电压的叠加值应不大于电容器的额定电。

  钽电容全称是钽电解电容,属于电解电容的一种,使用金属钽做介质。钽电容是1956年由美国贝尔实验室首先研制成功的,它的性能优异,是一种电容器中体积小而又能达到较大电容量的被动型元器件。

  钽电容内部没有电解液,很适合在高温下工作。钽电容不需像普通电解电容那样使用镀了铝膜的电容纸烧制,本身几乎没有电感,但也限制了它的容量。钽电容的特点是寿命长、耐高温、准确度高、滤高频谐波性能极好。在钽电解电容器工作过程中,具有自动修补或隔绝氧化膜中的疵点所在的性能,使氧化膜介质随时得到加固和恢复其应有的绝缘能力,而不致遭到连续的累积性破坏。这种独特自愈性能,保证了其长寿命和可靠性的优势。

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  钽电容的优点是寿命长、耐高温、准确度高、滤高频改波性能极好,缺点是容量较小、价格也比铝电容贵,而且耐电压及电流能力较弱。钽电容主要应用于大容量滤波的地方,像CPU插槽附近就看到钽电容的身影,多同陶瓷电容,电解电容配合使用或是应用于电压、电流不大的地方。

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  标称容量是指钽电容的标称额定容量,其测试条件是25℃、120Hz频 率和1V;直流偏置会造成电容值略微降低;电容值随频率的增加而减 少,随温度的升高而升高。 有效容量随频率的增加而减少。超过100KHz ,容量继续下降直至 达到谐振点 (一般在0.5-5MHz 之间,决定于额定值)。超过谐振频率, 元件变成电感。

  容量精度对使用影响及可靠性影响简单说明;在实际工作状态,容量大小可以决定滤波后的信号响应速度和波幅大小,在脉冲充放电电路中可以决定输出电流波形是否合乎要求。但是,除非在工作频率非常高的电路需要滤波的信号较弱时,必须需要高的容量精度,一般的DC-DC电路中的滤波和脉冲充放电,容量的微小偏差根本不会影响使用效果,更不会影响可靠性。因此,在实际使用中容量的偏差幅度大小不会对可靠性造成任何影响。

  一般规格书上标示的工作电压为在一定温度范围内最大直流电压(低于85度),当温度高于85度,额定电压会降低,一般在125度,额定电压降为原额定电压的2/3。

  类别电压():可以连续加到电容器上的最高电压,它等于+85℃时 的额定电压。施加的电压超过此温度必须线 VR 。

  在短时间内可以加到电容器上的最高电压,包括 AC峰值电压,DC偏置电压和瞬间过压之和。

  一般钽电容能承受的浪涌电压大约为额定电压或类别电压的1.3倍,超过浪涌电压很容易导致介质的击穿。

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  一般不允许对钽电容施加反向电压,并且不可在纯交流的环境中应用,若在不得以情况下允许时间小量的反向电压。

  电容介质不可能绝对不导电,当电容加上直流电压时,电容器会有 漏电流产生。若漏电流太大,电容器就会发热损坏。 漏电流随温度的增加而增加。漏电流会随施加电压的增大而增大。当减少使用电压时,漏电流快速 下降,低于对应额定电压值时的漏电流,会明显增加可靠性。

  漏电流值是钽电容器性能高低的最重要的决定性参数,特别是产品漏电流的衰减速度和高温时的漏电流变化率将对产品的可靠性起到决定性的影响。因此,一只产品在使用时的可靠性高低主要取决于该只产品的漏电流大小和高温时该只产品的漏电流变化率。特别是在无电阻保护的低阻抗开关电源电路[也叫DC-DC电路或低阻抗电路]和大功率脉冲充放电电路里使用时,该只产品的上述特性将对电路可靠性影响非常大,几乎是决定性的。因为此类电路中存在频繁的浪涌电压和浪涌电流,耐压不够和高温时漏电流变化大的产品根本不能承受浪涌冲击,瞬间就有可能被击穿而失效或爆炸。

  损耗是电容器中能量损失的度量,在120, 1.0 vrms,+25°C下测试。 直流偏置会造成损耗值略微降低。损耗定义为钽电容的耗能与储能的比 值,也就是ESR和容抗的比值,用百分比表示。损耗与电容值和频率成 正比。损耗也被称之为损耗角,与Q值互为倒数。损耗随频率增加而增 加,随温度升高而降低。

  耗散因子是决定电容内部功率耗散的一个物理量,越小越好,一般DF值随频率增加而增加。

  损耗大小对产品使用影响及可靠性影响说明:损耗(DF值)是表征钽电容器本身电阻能够造成的无效功耗比例的一个参数,损耗较小的产品ESR也将较小。但损耗大小的微小差别不会对使用造成明显影响,对工作状态的产品的可靠性影响与容量偏差的影响相比较大,但与产品漏电流大小和ESR大小对使用时的可靠性的影响相比仍然较小(漏电流大小和ESR大小影响损耗大小影响容量偏差的影响),滤波时如果产品的损耗较大,滤波效果差一些。同时,损耗较大的产品的抗浪涌能力也较差。

  ESR是电容电阻损耗的综合,包括元件内部的电阻和接触电阻、电容 介质内部的粘滞力和旁路电流通道造成的缺陷,起主导作用的主要是 钽电容的阴极材料,ESR会随频率的增加而减少。 ESR 的高低,与电容器的容量、电压、频率及温度都有关系。 一般来说,当额定电压及壳号固定时,容量愈大ESR 愈低;同样当 容量固定时,选用高的额定电压的品种也能降低ESR;低频时ESR 高, 高频时ESR低;高温也会造成ESR 的升高。 ESR 是等效“串联”电阻,将两个电容串联,会使ESR 值增大,而并联 则会使之减小。因此在需要更低ESR 的场合,而低ESR 的大容量电容价格 又相对昂贵的情况下,用多个ESR 相对高的电容并联,形成一个低ESR 的 大容量电容也是一种常用的办法。

  ESR是决定电容滤波性能的一个重要指标,钽电容的ESR主要是由引脚和内部电极阻抗引起,是电容在高频上表现的一个很重要的参数,一般来讲,同容量,同电压值的钽电容的ESR要低于电解电容,但要高于多层陶瓷电容,ESR随着频率和温度的增加而减少,ESR=DF/WC。在谐振频率以下,电容的阻抗是电容的容抗和ESR的矢量和,在电容产生谐振以后,电容的阻抗是电容的感抗和ESR矢量和。

  钽电容的可靠性会受环境温度影响,如温度、湿度、机械应力等,在使用时要 为电容提供足够的余量;

  钽电容是有极性的,在使用时不能施加反向电压,如果反向电压不可避免,施 加时的时间必须很短好,且不能超过下面的值:

  对于一般应用,使用电压低于额定电压的70%以下,在低阻抗电路或电 源电路中,低于额定电压30%以下;

  为了避免高频瞬间干扰,线 路中也常采用陶瓷电容与钽电容 相并联的方式,因陶瓷电容器高 频性能好(可达上百兆赫兹), 而钽电容一般只能达100KHz,二 者组合后,高频瞬间干扰可由陶 瓷电容滤除,中低频滤波由钽电 容完成。

  在MP3后备电源电路中,经常有KHz的噪声,需用较大容 值的电容滤除。若选用铝电解电容,会增大整个PCB板的体 积;钽粉拥有非常高的比容,即使是100uF这样的高电容值, 也可以维持在B这种常规壳号。

  在MP3、手机的音频里,最常用的是从10uF到220uF的钽电 容。 MTK6235耳机电路 电容主要作用是与电阻构成RC滤波器,滤除进入耳机的直流偏 压。 如上图100uF的电容与75R的电阻组合,能将频率下拉到100Hz 附近,使耳机有个很好的低音效果。

  L6928为DC-DC降压型转换 芯片,用来驱动LED电筒。 钽电容的主要作用是滤波, 储能。

  理想的电容应该呈现的是纯容性,由于加工工艺,一般电容都会呈现一定的阻性,即等效串联电阻。在实际应用中,都会期望ESR越小越好。在实际应用中,如果ESR过大,电容两端的电压会出现突变,达不到想要的缓慢变化的信号。

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