铝电解电容基础知识培训

铝电解电容器基本知识课程重点一、铝电解电容器的一般概念二、铝电解电容器的构造三、铝电解电容器的电气特性四、铝电解电容器的标识五、铝电解电容器的允许纹波电流六、铝电解电容器制造流程七、铝电解电容器的试验八、铝电解电容器的寿命及推算九、铝电解电容器失效分析十、铝电解电容器使用注意事项一：铝电解电容器的一般概念1、电容器的定义电容器简称电容，是一种储存电荷或者储存电场能量的元件。它是电路中常用的电子元器件之一，多用来滤波、隔直、交流耦合、交流旁路以及与电感元件构成振荡回路等。它是由两个导电极板中间隔以电介质所组成的元件。平板形电容器结构示意图（云母、空气、电解质）（金属板）2、电解电容器的定义两个极板有正极和负极之分，其中正极采用特定的阀金属，并在该金属表面上借助于电化学方法，生成一层极薄且具有单向导电性的氧化膜作为介质，而负极采用能生成和修复介质的液状或固状的电解质，这样一种特殊结构和特殊工艺制造的电容器。3、电解电容器的种类1、按阀金属种类分2、按电解质状态分3．按正极呈现的状态分铝电解电容器钽电解电容器钽铌合金电解电容器液体（湿式）电解电容器固体电解电容器箔式卷绕型电解电容器烧结型电解电容器二、铝电解电容器的构造1．基本结构正极（阳极）负极（阴极）介质2．实物结构铝箔电解液电解纸导针（引条）胶盖（盖板）铝壳胶管电解液电解纸氧化膜正箔正导针负导针负箔（类似PN结的功能）功能结构图正极电位高于负极电位----阻流状态正极电位低于负极电位----导通状态注：此时电流非常大，已失去电容作用，严重时会发生爆炸现象。三、铝电解电容器的电气特性1、标称电容量与电容量允许偏差：（1）．定义：所谓标称电容量是指在电容器上标明的电容量值，是设计容量的名义值，它与实际制造出来的电容器的电容量之间有一定偏差，此偏差称之为电容量允许偏差。（2）．标称电容量值：1、1.5、2.2、3.3、4.7、5.6、6.8×10n(n=-1、0、1、2、3、4、5)（3）．电容量允许偏差（4）．电容量的测试方法：①测试仪器：LCR或容量测试仪②测试频率：100/120Hz③测试电路：串联等效2、损失角正切（tgδ）DissationFactor[D.F]---散逸因素（1）．定义：它是电容器电能损耗功率除以电容器的无功功率。tgδ===ωCrUrUcIr1ωCI（2）．损失角正切的测试方法：①测试仪器：LCR或容量测试仪②测试频率：100/120Hz③测试电路：串联等效3、漏电流（LC）（1）．定义：用来表征电容器的绝缘质量，它与施加电压大小、环境、温度的高低和测试时间的长短都有密切关系。LC≤KCV+M(uA)C：标称电容量（uF）V：额定工作电压（V）K、M：常数测试电路（2）.漏电流的测试方法：在电容器两端施加额定工作电压，X分钟后，测定漏电流。一般K=0.01、M=3uA4、额定工作电压：它指在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下，可以连续施加在电容器的最大直流电压或脉冲电压的峰值。（AC峰值=ACV√2）低压：4、6.3、10、16、25、35、50、63、80、100、中压：160、200、250高压：350、400、450、500四、铝电解电容器的标识：其外层胶管上主要标识内容有：⑴商标⑵使用温度上限值⑶额定工作电压⑷标称电容量⑸负极标志带Sancon+150℃25V1000uF五、铝电解电容器允许纹波电流电解电容器在电子线路中常作为滤波、旁路、耦合和分频等方面的使用，在这些应用中，施加在电解电容器上的电压状态是在直流电压上迭加不同频率的交流成分电压，即称之为脉动电压（又称纹波电压），在这种情况下流经铝电解电容器的交流电流称为纹波电流。DI～=2πfδS△tCtgSHδ散热系数S=πDH△t温升C电容量六、铝电解电容器的制造流程（见附页）七、铝电解电容器的试验一、防爆试验：1．交流电压法：a）施加电压：交流电压的有效值不超过额定工作电压的0.7倍或250V两者中取最小值。b）施加电压频率：50Hz或60Hzc）串联电阻R为在试验频率时电容器阻抗的0.5倍。2．直流电压法：A）施加反向额定工作电压B）电流：直径Φ22以下：1A（恒流）Φ22或以上：10A（恒流）C）试验电路：3．判定标准：⑴由于试验电容器内部压力上升，使防爆阀动作，当内部气体释放时，不许出现火焰燃烧，不允许出现素子以及外壳部分飞溅的危险状态。⑵施加试验电压30分钟，无异常的情况即为合格。八、铝电解电容器寿命及推算铝电解电容器实际是“有限寿命”的元件，元件的寿命时间性是指产品在规定条件下工作到某一时刻时其性能超过规定的允许值，此时间称为寿命时间。一般来说铝电解电容器的寿命取决于使用温度和电路中加在电容器两端正的实际电压，遵循下列公式L=L1×()2×2V1VT1-T1010倍原则：每升10℃降低2倍寿命。L1额定寿命V1额定电压T1额定温升L实际寿命V实际电压T实际温升九、铝电解电容器失效分析1、主要失效模式：A）电容量减少B）损失角正切增大C）漏电流增加D）开路E）短路F）防爆阀动作二、失效分析系统图（见附页二）铝电解电容器主要故障原因故障形式产生故障的原理（内部故障）制造的原因使用上的原因内压增加内部温度上升施加了过电压过大的纹波电流正箔容量衰减负箔容量衰减施加了反向电压施加了交流电压充放电太频繁正箔氧化膜劣化电解液干涸过温使用正箔氧化膜缺陷电解液量不足长时间使用正箔氧化膜、电解纸的绝缘已破环钉接处有毛刺金属微粒附着对引脚加压过大引脚接触不好机械强度不够钉接不牢固腐蚀CL-存在1.防爆阀打开2.静电容量降低3.损失角增大4.漏电流增大5.短路6.开路3、纹波电流：最大纹波电流在技术说明书中有规定，流过电容器的纹波电流若超过允许值，电容器会发热，内部气体增加，导致电容器寿命缩短，若超过允许值，需选用耐大纹波电流的电容器。4、工作温度：电容器有规定其使用温度范围，电容器的特性随工作温度而变化，一般来说，当工作温度上升10℃时，其寿命就缩短一半。5、工作频率：一般电容器是100Hz或120Hz条件下测试的，电容量随频率升高而下降，DF随频率升高而升高，并使周围温度升高。6、储存：电容器应该储存于正常温度（5～35℃）、湿度（75%以下）环境中，如果经过长时间放置后，通常其漏电流有增大之倾向，如果直接施加额定电压，漏电流大会破坏电路，在使用之前，需先施加额定电压，使其电气特性回复正常，如储存时间6个月以上时，请串上1KΩ之保护电阻后，使其持续负载额定电压30分钟。十、铝电解电容器使用注意事项1、极性：一般电容器是有极性之分（正、负极），在电容器本体上会标示极性（负极标志带）或引脚上标志（正极比负极引脚长）。1、极性反接会造成电容器短路损坏或漏液和安全阀打开等。2、当极性不固定（极性变换）或无法确定时，建议使用无极性电容器，然而无极性电容器不能使用于交流状态。2、额定工作电压：不应使用过载电压（超过电容器额定工作电压），当工作电压大于额定工作电压时，电容器之漏电流会增大，可损坏电容器或缩短电容器寿命。1、直流电压和交流电压（纹波电压）峰值之和不应超过额定工作电压。2、若二个以上电容器串联，应确保施加之电压低于额定值，而且要并联一个平衡电阻，以使每个电容器所加电压相等。7、充放电：电容器在经受快速的充放电时，它的寿命因容量下降，温升等原因而缩短，有时还会造成产品之损坏，在快速充放电路中一定要使用专门设计的电容器。8、外加应力：避免对电容器引出线或端子施加超过限度的外力，如：拉、推、弯曲等，这样可能会引起漏液、漏电流增大、引出线断裂或端子分裂，转而会引起内部连接的破坏，甚至会引起开路或断路，使用中应避免以下几种现象：1、焊接后，倾斜或弯曲电容器；2、电容器引出端间距与PC板上孔距不符；3、板动已焊接于PC板上之电容器；4、以焊接好的电容为施加点提起或移动整块PC板。9、预热及焊接温度：预热或焊接温度过高及焊接时间太长时，会影响电容器的性能，且引起PVC胶管开裂或收缩，当使用薄PC板或双面板时，在确定使用之前，必须反复确认电容器无任何损坏，且PC板上电容器正下方不能有印刷铜线，否则，通过预热、焊接，印刷铜线温度升高，胶管将会收缩开裂，焊料可能通过PC板所打的孔及后加工零件的引线孔溅落到胶管上，造成损伤。10、绝缘：电容器的铝外壳与负极不绝缘，它们之间电解液的电阻不确定，如果电容器必须与线路绝缘，则电容器的安装位置处，一定要采取绝缘措施（如预留一定的绝缘区域）。11、安全防爆阀：有防爆阀设计之电容器，在安装时，安全阀上方应留有一定的工作空间，一般情况下，保持最少3mm空间距离，如此条件不能满足的话，防爆阀将无法正常运作。十二、焊锡后PC板之清洗：清洗线路板以去除焊锡剂或其它附着物，如果使用卤化物或类似溶剂（如三氯乙烯、三氯乙烷、或酮类等），电容器之胶管和胶管上之印字标志以及封口材料可能被破坏，溶剂可能渗进电容器内部引起腐蚀，建议使用的清洗溶剂为：甲醇、异丙醇、乙醇、异丁醇、石油醚、丙醇和一般的洗涤剂。